(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210974030.7 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 武汉科技大 学 地址 430081 湖北省武汉市青山区和平大 道947号武汉科技大 学 (72)发明人 闵华松　闫广　林云汉　李斯雨　 周昊天　刘明新　汪玉风　赵静　 肖城钢　刘凯波　许佳华　 (74)专利代理 机构 北京兴智翔达知识产权代理 有限公司 1 1768 专利代理师 李泽中 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 变电站机器人挂/摘接地线的遥操作控制系 统与控制方法 (57)摘要 本发明提供一种变电站机器人挂/摘接地线 的遥操作控制系统与控制方法， 该系统以人作为 最终的决策层， 检修人员只需通过VR眼镜实时观 测作业环 境， 操控无线手柄控制机器人即可远程 实现变电站挂/摘接地线作业， 解决了现有自动 挂/摘接地线系统通过相机拍摄的图片参考信息 不足， 检修人员需要反复调整机械臂来确定挂/ 摘点工作效率不高， 并且当现场风速较大导线与 浮动平台发生晃动时 自动挂/摘接地线方法失败 率较高的问题。 同时， 不仅对多自由度机械臂末 端进行路径 规划还引入S型速度曲线规划算法优 化了机器人各关节的速度与加速度， 相较于当前 的变电站挂/摘接地线机器人运动更为平稳， 作 业成功率得以提高， 因此适应的作业工况更加广 泛。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115464636 A 2022.12.13 CN 115464636 A 1.一种变电站机器人挂/摘接地线的遥操作控制系统， 其特 征在于， 包括： 高空作业平台模块， 包括全地形移动底盘、 浮动升降平台、 无线遥控器和控制箱； 所述 浮动升降平台 固定在所述全地形移动底盘上； 多自由度机器人作业模块， 包括多自由度机械臂、 机器人控制柜、 挂/摘接地线工具、 挂/摘接地线工具支架； 所述多自由度机械臂安装在所述浮动升降平台上； 所述挂/摘接地 线工具安装于所述多自由度机械臂末端； 所述挂/摘接地线工具支架安装在所述浮动升降 平台侧方； 动态视觉监测模块， 包括球形相机云台、 全景相机、 VR眼镜； 所述球形相机云台固定在 所述多自由度机械臂的基座处， 用于固定所述全景相机； 所述全景相 机与所述VR眼镜通过 无线WIFI连接； 遥操作控制模块， 包括无线遥控手柄和USB手柄接收器； 所述无线遥控手柄通过所述 USB手柄接收器与所述机器人控制柜连接 。 2.根据权利要求1所述的变电站机器人挂/摘接地线的遥操作控制系统， 其特征在于， 所述全地形移动底盘采用履带式结构， 由液压马达驱动， 通过差速转向的方式实现零半径 转弯； 所述浮动升降平台通过变幅液压缸和曲臂提升不同的负载； 所述无线遥控器向所述 控制箱发送控制指令以控制所述全地形移动底盘的行 走与所述 浮动升降平台升降。 3.根据权利要求1所述的变电站机器人挂/摘接地线的遥操作控制系统， 其特征在于， 所述控制柜用于控制所述多自由度机械臂运动； 所述挂/摘接地线工具支架用于放置所述 接地线棒； 所述挂/摘接地线工具由夹爪和拧螺栓套筒组成， 夹爪用于夹取接地线棒， 拧螺 栓套筒用于松紧螺栓将 接地线棒挂接在导线 上； 所述全景相机用于监测三维作业环境信息 并将所述三 维作业环境信息实时传输至所述VR眼镜； 所述VR眼镜用于接收并显示所述三 维 作业环境信息供检修人员作业； 所述无线遥控手柄用于向所述机器人控制柜发出控制命 令， 驱动所述多自由度机 械臂进行相应运动。 4.一种控制方法， 用于控制如权利要求1至3任一项所述的变电站机器人挂/摘接地线 的遥操作控制系统， 其特 征在于， 包括： 基于无线遥控器驱动全地形移动底盘到达作业区域， 并驱动 浮动升降平台上升至相应 的作业高度； 基于全景相机拍摄作业场景视频， 并通过无线WIFI将所述作业场景视频实时传输至VR 眼镜中， 为检修人员提供三维作业场景； 基于多个关键路径点， 通过三 次B样条插值算法规划多自由度机械臂末端的运动轨迹， 再通过S型速度曲线规划算法对所述多自由度机械臂各关节的运动速度和加速度进行规 划； 基于所述多自由度机械臂末端的运动轨迹以及所述多自由度机械臂各关节的运动速 度和加速度， 控制所述多自由度机械臂末端的夹爪夹取作业平台上的接地线棒并平稳地到 达预作业 点； 基于无线遥控手柄 控制所述多自由度机 械臂的末端位姿， 完成挂/摘接地线任务。 5.根据权利要求4所述的控制方法， 其特征在于， 所述基于多个关键路径点， 通过三次B 样条插值 算法规划多自由度机 械臂末端的运动轨 迹， 具体包括： 通过三次B样条插值算法进行笛卡尔空间内的路径规划， 根据多个已知的关键路径点权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115464636 A 2以及时间间隔， 对所述多个已知的关键路径点进行归一化处理得到同一区间内的节点向 量； 取所述多自由度机械臂运动的初始点以及末端点的速度、 加速度作为边界条件反求样 条曲线的控制点， 得到通过所有关键路径点直至预作业点的光滑路径， 并通过逆运动学解 算关节角度， 驱动所述多自由度机 械臂的各关节进行运动。 6.根据权利要求5所述的控制方法， 其特征在于， 所述通过S型速度曲线算法对所述多 自由度机 械臂各关节的运动速度和 加速度进行规划， 具体包括： 通过S型速度曲线算法在所述多自由度机械臂的关节空间内进行轨迹规划； 其中， 规划 过程分为加加速段、 匀加速段、 减加速段、 匀速段、 加减速段、 匀减速段以及 减减速段七个阶 段； 根据预设的期望最大速度、 最大加速度和最大加加速度， 根据位移时间函数对每一段 规划过程进行速度和 加速度计算， 得到所述多自由度机 械臂各关节的运动速度和 加速度。 7.根据权利要求4所述的控制方法， 其特征在于， 所述基于无线遥控器驱动全地形移动 底盘到达作业区域， 并驱动浮动升降平台上升 至相应的作业高度， 具体包括： 控制箱接收到无线遥控器发出的控制命令后控制全地形移动底盘移动， 直至到达指定 的作业区域； 待所述全地形移动底盘到达所述作业 区域， 无线遥控器切换为浮动升降平台控制模式 后， 控制箱接 收所述无线遥控器发出 的控制命令并控制所述浮动升降平台升降， 直至到达 合适的作业高度； 其中， 在 控制所述浮动升降平台升降的过程中， 全 景相机实时反馈作业环 境信息， 以便操作人员调整所述 浮动升降平台至合 适的作业高度。 8.根据权利要求4所述的控制方法， 其特征在于， 所述基于无线遥控手柄控制所述多自 由度机械臂的末端位姿， 完成挂/摘接地线任务， 具体包括： 当所述机器人控制柜接收到无线遥控手柄经由USB手柄接收器发出的机械臂控制 指令 后， 所述机器人控制柜根据所述无线遥控手柄的按键与多自由度机械臂末端运动类型之间 的映射关系， 将所述机械臂控制指令转换为所述多自由度机械臂末端的末端位姿变换指 令； 基于所述末端位姿变换指令控制所述多自由度机械臂末端进行相应运动实现末端位 姿的变换， 结合全景相机 反馈的作业场景视频控制所述挂/摘接地线工具进行挂/摘接地线 作业。 9.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运 行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求4至8任一项所 述控制方法。 10.一种非暂态计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算 机程序被处 理器执行时实现如权利要求 4至8任一项所述控制方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115464636 A 3