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一种基于VR视觉的高空 机器人带电检修系统

阅读：1021发布：2020-06-23

专利汇可以提供一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请提供了一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，包括：后台终端、检修机器人和VR视觉采集设备；后台终端具体包括：遥控模块和显示模块，其中，显示模块为VR设备；检修机器人设置于绝缘斗臂车上；VR视觉采集装置设置于检修机器人的机械臂末端；VR视觉采集装置的数据发送端通过无线通信方式与后台终端的显示模块通信连接；检修机器人的控制伺服通过无线通信方式与后台终端的遥控模块通信连接。本申请通过采用VR设备作为检修机器人视觉的接收设备，工作人员通过佩戴VR设备远程观察高空检修现场，模拟现场操作近距离控制机器人的场景，解决了由于显示屏的视觉局限导致的远程操作检修质量和检修精度低的技术问题。，下面是一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，其特征在于，包括：后台终端、检修机器人和VR视觉采集设备；
所述后台终端具体包括：遥控模块和显示模块，其中，所述显示模块为沉浸式VR设备；
所述检修机器人设置于绝缘斗臂车上；
所述VR视觉采集装置设置于所述检修机器人的机械臂末端；
所述VR视觉采集装置的数据发送端通过无线通信方式与所述显示模块通信连接；
所述检修机器人的控制伺服通过无线通信方式与所述遥控模块通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，其特征在于，还包括：全局视觉采集设备；
所述全局视觉采集设备通过无线通信方式与所述后台终端的显示模块通信连接；
所述全局视觉采集设备与所述检修机器人的间隔距离不低于第一预置距离阈值。
3.根据权利要求2所述的一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，其特征在于，所述后台终端还包括：视觉切换模块；
所述视觉切换模块用于定向接收所述VR视觉采集设备或所述全局视觉采集设备的视觉信号并发送给所述显示模块进行显示。
4.根据权利要求2所述的一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，其特征在于，所述全局视觉采集设备装载在无人机上，且所述无人机的控制伺服通过无线通信方式与所述后台终端的遥控模块通信连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，其特征在于，所述后台终端具体还包括：控制切换模块；
所述控制切换模块用于控制所述遥控模块将控制信号定向发送至所述检修机器人或所述无人机。
6.根据权利要求1所述的一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，其特征在于，所述VR视觉采集设备具体为高精度双目摄像头。
7.根据权利要求2所述的一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，其特征在于，所述全局视觉采集设备具体为长焦双目摄像头。

说明书全文

一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统

技术领域

[0001] 本申请涉及自动化控制领域，尤其涉及一种基于VR协同无人机实现高空机器人带电检修系统。

背景技术

[0002] 现代人们的社会活动已经跟电密不可分，高峰用电过载不可避免会发生电力设备意外，而断电检修不仅给企业造成巨大的经济损失，而且会对人们的日常生活造成很多的不便，因此电网故障带电抢修作业越来越成为当今社会发展的需要。

[0003] 虽然随着高空作业机器人的兴起，日常的高空电力故障，都可以依靠高空作业机器人进行维修，但是当设备损毁程度过于严重时，必须由工作人员进行干预，现有的严重损毁的维护方式一般有两种，一种是由工作人员搭乘绝缘斗臂车升上高空进行人工现场抢修，但是这种方式危险性极高，另一种则是通过绝缘斗臂车将高空作业机器人升上高空故障点处，由工作人员通过显示屏幕监控检修现场并控制高空作业机器人进行维护，然而通过显示屏幕观察到的检修现场与真实的检修现场存在一定的视觉误差，加上工作人员的体验感差异，导致实际的检修精度难以达到现场检修的精确度。

[0004] 因此，如何在保证工作人员检修安全的前提下，模拟现场操作的场景，降低远程检修和现场检修的环境差异提高实际检修的精确度成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。发明内容

[0005] 本申请提供了一种基于VR协同无人机实现高空机器人带电检修系统，用于解决远程操作检修质量和检修精度低的技术问题。

[0006] 本申请提供了一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，包括：后台终端、检修机器人和VR视觉采集设备；

[0007] 所述后台终端具体包括：遥控模块和显示模块，其中，所述显示模块为沉浸式VR设备；

[0008] 所述检修机器人设置于绝缘斗臂车上；

[0009] 所述VR视觉采集装置设置于所述检修机器人的机械臂末端；

[0010] 所述VR视觉采集装置的数据发送端通过无线通信方式与所述显示模块通信连接；

[0011] 所述检修机器人的控制伺服通过无线通信方式与所述遥控模块通信连接。

[0012] 优选地，还包括：全局视觉采集设备；

[0013] 所述全局视觉采集设备通过无线通信方式与所述后台终端的显示模块通信连接；

[0014] 所述全局视觉采集设备与所述检修机器人的间隔距离不低于第一预置距离阈值。

[0015] 优选地，所述后台终端还包括：视觉切换模块；

[0016] 所述视觉切换模块用于定向接收所述VR视觉采集设备或所述全局视觉采集设备的视觉信号并发送给所述显示模块进行显示。

[0017] 优选地，所述全局视觉采集设备装载在无人机上，且所述无人机的控制伺服通过无线通信方式与所述后台终端的遥控模块通信连接。

[0018] 优选地，所述后台终端具体还包括：控制切换模块；

[0019] 所述控制切换模块用于控制所述遥控模块将控制信号定向发送至所述检修机器人或所述无人机。

[0020] 优选地，所述VR视觉采集设备具体为高精度双目摄像头。

[0021] 优选地，所述全局视觉采集设备具体为长焦双目摄像头。

[0022] 从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

[0023] 本申请提供了一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，包括：后台终端、检修机器人和VR视觉采集设备；所述后台终端具体包括：遥控模块和显示模块，其中，显示模块为VR设备；所述检修机器人设置于绝缘斗臂车上；所述VR视觉采集装置设置于所述检修机器人的机械臂末端；所述VR视觉采集装置的数据发送端通过无线通信方式与所述后台终端的显示模块通信连接；所述检修机器人的控制伺服通过无线通信方式与所述后台终端的遥控模块通信连接。

[0024] 本申请通过采用沉浸式VR设备作为检修机器人视觉的接收设备，工作人员通过佩戴VR设备远程观察高空检修现场，模拟现场操作近距离控制机器人的场景，解决了由于显示屏的视觉局限导致的远程操作检修质量和检修精度低的技术问题。附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0026] 图1为本申请提供的一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统的系统架构示意图；

[0027] 图2为本申请提供的一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统的后台终端的结构示意图。

具体实施方式

[0028] 本申请实施例提供了一种基于VR协同无人机实现高空机器人带电检修系统，用于解决远程操作检修质量和检修精度低的技术问题。

[0029] 为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

[0030] 请参阅图1和图2，本申请实施例提供了一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统，包括：后台终端1、检修机器人2和VR视觉采集设备21；

[0031] 后台终端1具体包括：遥控模块11和显示模块12，其中，显示模块12为沉浸式VR设备；

[0032] 检修机器人2设置于绝缘斗臂车上；

[0033] VR视觉采集装置设置于检修机器人2的机械臂末端；

[0034] VR视觉采集装置的数据发送端通过无线通信方式与后台终端1的显示模块12通信连接；

[0035] 检修机器人2的控制伺服通过无线通信方式与后台终端1的遥控模块11通信连接。

[0036] 需要说明的是，本申请实施例提供的一种基于VR视觉的高空机器人带电检修系统主要由两部分构成，一部分是检修装置，包括检修机器人2和VR视觉采集设备21；另一部分是后台终端1，包括显示模块12和遥控模块11，显示模块12具体为沉浸式VR设备，用于接收并显示VR视觉采集设备21发送的视觉信号，遥控模块11用于将控制信号发送至检修机器人2，使得检修机器人2响应控制信号并执行检修工作；

[0037] 本实施例通过采用沉浸式VR设备作为检修机器人2视觉的接收设备，工作人员通过佩戴VR设备以第一人称视角观察高空检修现场，更真实地模拟出现场检修视角，相比于显示屏的观察视角，通过第一人称的临场视角更有利于工作人员掌握检修现场的环境细节，提高检修的精度，解决了由于显示屏的视觉局限导致的远程操作检修质量和检修精度低的技术问题。

[0038] 进一步地，还包括：全局视觉采集设备31；

[0039] 全局视觉采集设备31通过无线通信方式与后台终端1的显示模块12通信连接；

[0040] 全局视觉采集设备31与检修机器人2的间隔距离不低于第一预置距离阈值。

[0041] 进一步地，全局视觉采集设备31装载在无人机3上，且无人机3的控制伺服通过无线通信方式与后台终端1的遥控模块11通信连接。

[0042] 需要说明的是，本实施例还设置有全局视觉采集设备31，与上述的VR视觉采集设备21结合，构成混合视觉伺服系统，出于提高全局视觉采集设备31设置的灵活性，本实施例采用将全局视觉采集设备31搭载在无人机3上。

[0043] 其中，本实施例的无线通信方式优选采用3G、4G或5G移动通信网络的任意一种进行通信，也可采用无线射频设备等方式进行通信，在此不做具体限定。

[0044] 进一步地，后台终端1还包括：视觉切换模块14；

[0045] 视觉切换模块14用于定向接收VR视觉采集设备21或全局视觉采集设备31的视觉信号并发送给显示模块12进行显示。

[0046] 进一步地，后台终端1具体还包括：控制切换模块13；

[0047] 控制切换模块13用于控制遥控模块11将控制信号定向发送至检修机器人2或无人机3。

[0048] 需要说明的是，本实施例的视觉切换模块14用于控制显示模块12与VR视觉采集设备21或全局视觉采集设备31的通信连接关系，通过视觉切换模块14 选定显示模块12与VR视觉采集设备21和全局视觉采集设备31中的一个进行通信，并将原来接收的视觉信号更换成该视觉采集设备的视觉信号；

[0049] 本实施例的控制切换模块13用于控制遥控模块11与检修机器人2的机器人控制伺服22或无人机3的无人机控制伺服32进行通信连接，通过控制切换模块13选定遥控模块11与检修机器人2的控制伺服或无人机3的控制伺服中的一个进行通信，并将遥控模块11生成的控制指令发送至检修机器人2或无人机3的控制伺服，实现受控设备的切换。

[0050] 更具体的，在实际的检修过程中，先通过遥控模块11与无人机3的控制伺服通信，并同时接收无人机3上的全局视觉采集设备31的视觉信号，控制无人机3对检修现场进行全局检视，当确定了全局视角后，将无人机3设置为悬停状态，然后通过触发控制切换模块13将遥控模块11的控制对象切换为检修机器人2，连接成功后向检修机器人2发送控制指令，控制检修机器人2进一步接近检修目标，最后通过触发视觉切换模块14将显示模块12的通信对象切换为VR视觉采集设备21，开始控制检修机器人2进行检修。

[0051] 以上介绍的是基于本实施例提供的高空机器人带电检修系统的全手动工作模式的工作方式，本实施例提供的高空机器人带电检修系统还可以通过双视觉混合伺服的架构，还包括半自动故障定位方法。

[0052] (1)通过遥控模块11确定全局视角后，将无人机3设定为悬停状态，并通过遥控模块11触发自动定位指令，以检修目标的图像特征为模板，对全局视觉采集设备31所覆盖的全局视野范围内进行目标搜索，实现对检修目标的检测。

[0053] (2)对己检测出的检修目标提取图像位置信息，并转换成三维空间坐标，存储其大致位置坐标；以初步定位坐标为目标点，根据检修机器人2运动学模型解算控制量并发送检修机器人2的控制伺服，驱动检修机器人2进行运动，接近目标位置区域。

[0054] (3)切换至VR视觉采集设备21，对检修目标近距离测定，获取精确位置信息；同时求解当前图像特征点和期望图像特征点位置差，并反馈给后台终端1以调整检修机器人2末端姿态。

[0055] (4)若检修目标始终保持在VR视觉采集设备21视野范围内，后台终端1根据VR视觉采集设备21测定的精确位置信息和偏差量求解检修机器人2各关节的运动控制量，当偏差量在允许误差范围内则结束控制，当偏差量较大则将控制量发送检修机器人2的控制伺服重复步骤(3)-(4)重新调整。

[0056] 进一步地，VR视觉采集设备21具体为高精度双目摄像头。

[0057] 进一步地，全局视觉采集设备31具体为长焦双目摄像头。

[0058] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0059] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的模块实施例仅仅是示意性的，例如，单元模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0060] 本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元模块。

[0061] 所述作为分离部件说明的单元模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元模块来实现本实施例方案的目的。

[0062] 另外，在本申请各个实施例中的各功能单元模块可以集成在一个处理单元模块中，也可以是各个单元模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元模块集成在一个单元模块中。上述集成的单元模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元模块的形式实现。

[0063] 所述集成的单元模块如果以软件功能单元模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0064] 以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

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