CN110883775A - 单臂带电作业机器人的人机交互***和人机协同*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了单臂带电作业机器人的人机交互***和人机协同***，包括：执行器、工控机和机器人控制柜，执行器和机器人控制柜分别与工控机相连接，其中，执行器包括人机交互平板；人机交互平板用于获取作业人员的操作指令信息；工控机用于根据操作指令信息获取作业流程信息；机器人控制柜用于接收工控机发送的作业流程信息，根据作业流程信息控制机器人执行相应操作，并将响应信息发送给工控机，以使工控机将响应信息发送给人机交互平板；其中，响应信息为机器人根据作业流程信息执行的过程信息，可以通过人机交互平板实现人机协同的作业方式，从而更好的观察作业环境和作业流程，及时发现问题和解决问题，以及降低操作步骤的复杂程度。

Description

单臂带电作业机器人的人机交互***和人机协同***

技术领域

本发明涉及带电作业机器人技术领域，尤其是涉及单臂带电作业机器人的人机交互***和人机协同***。

背景技术

目前，带电作业机器人以半自动或主从控制的单/双臂机器人为主，单/双臂机器人由于人机分离，即单/双臂机器人在高空作业，作业人员在地面，作业人员只能通过单/双臂机器人配置的视觉设备进行作业观察，从而导致对作业环境和作业流程观察的不彻底，无法及时发现问题和解决问题。

另外，单/双臂机器人的整个作业流程都是作业人员在地面上通过操作平台进行操作的，从而导致操作步骤过于复杂的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供单臂带电作业机器人的人机交互***和人机协同***，可以通过人机交互平板实现人机协同的作业方式，从而更好的观察作业环境和作业流程，及时发现问题和解决问题，以及降低操作步骤的复杂程度。

第一方面，本发明实施例提供了单臂带电作业机器人的人机交互***，所述***包括：执行器、工控机和机器人控制柜，所述执行器和所述机器人控制柜分别与所述工控机相连接，其中，所述执行器包括人机交互平板；

所述人机交互平板，用于获取作业人员的操作指令信息，并将所述操作指令信息发送给所述工控机；

所述工控机，用于接收所述人机交互平板发送的所述操作指令信息，根据所述操作指令信息获取作业流程信息，并将所述作业流程信息发送给所述机器人控制柜；

所述机器人控制柜，用于接收所述工控机发送的所述作业流程信息，根据所述作业流程信息控制机器人执行相应操作，并将响应信息发送给所述工控机，以使工控机将所述响应信息发送给所述人机交互平板；

其中，所述响应信息为所述机器人根据作业流程信息执行的过程信息。

进一步的，所述操作指令信息包括导引指令信息，所述导引指令信息包括导引开始信息和导引确认信息；

所述工控机，用于接收所述人机交互平板发送的所述导引开始信息，根据所述导引开始信息接收导引***发送的带电接引流线的信息，并在接收到所述人机交互平板发送的导引确认信息后，将所述带电接引流线的信息发送给所述机器人控制柜，其中，所述带电接引流线的信息为带电接引流线的过程中作业点的位置信息；

所述机器人控制柜，用于接收所述工控机发送的所述带电接引流线的信息，根据所述带电接引流线的信息控制所述机器人从作业平台的预设位置移动到作业点，并取下剥线工具后移动至导线下方，通过所述剥线工具对所述导线进行剥线，剥线完成后控制所述机器人移动至所述初始位置，并向所述工控机发送剥线工具获取成功的指令信息。

进一步的，所述操作指令信息还包括接线指令信息；

所述工控机，用于接收所述人机交互平板发送的所述接线指令信息，根据所述接线指令信息获取接线作业流程信息，并将所述接线作业流程信息发送给所述机器人控制柜；

所述机器人控制柜，用于接收所述工控机发送的所述接线作业流程信息，并根据所述接线作业流程信息控制所述机器人从初始位置移动至作业平台的预设位置，取下接线工具后，将所述机器人移动至完成剥线的导线的下方，并向所述工控机发送接线工具获取成功的指令信息。

进一步的，所述执行器还包括语音播报***；

所述语音播报***，用于接收所述工控机发送的所述剥线工具获取成功的指令信息或接线工具获取成功的指令信息，并根据所述剥线工具获取成功的指令信息或所述接线工具获取成功的指令信息进行语音播报。

进一步的，还包括位置传感器，所述位置传感器与所述工控机相连接；

所述位置传感器，用于采集剥线工具中剥线刀具的位置信息，并将所述剥线工具中剥线刀具的位置信息发送给所述工控机；

所述工控机，用于接收所述位置传感器发送的所述剥线工具中剥线刀具的位置信息，并根据所述剥线工具中剥线刀具的位置信息判断所述剥线工具是否处于初始状态。

进一步的，还包括光照强度传感器，所述光照强度传感器与所述工控机相连接；

所述光照强度传感器，用于采集光照强度，并将所述光照强度发送给所述工控机；

所述工控机，用于接收所述光照强度传感器发送的所述光照强度，并将所述光照强度与预设阈值进行比较，如果所述光照强度小于所述预设阈值，则将双目深度相机采集的图片信息与导引***采集的数据信息进行融合；如果所述光照强度大于所述预设阈值，则所述双目深度相机采集的图片信息不与所述导引***采集的数据信息进行融合；

其中，所述导引***采集的数据信息包括作业点的空间位置和所述作业点的矢量信息。

进一步的，还包括风速传感器，所述风速传感器与所述工控机相连接；

所述风速传感器，用于检测当前环境的风速，得到风速信息，并将所述风速信息发送给所述工控机；

所述工控机，用于接收所述风速传感器发送的所述风速信息，判断所述风速信息是否在预设风速阈值范围内，如果在，则向所述语音播报***发送风速满足作业要求的信息；如果不在，则向所述语音播报***发送所述风速不满足作业要求的信息。

第二方面，本发明实施例提供了单臂带电作业机器人的人机协同***，包括如上所述的单臂带电作业机器人的人机交互***，还包括定位***，所述定位***包括导引***和导引辅助***；

所述导引***，用于采集作业点的空间位置和所述作业点的矢量信息；

所述导引辅助***，用于采集末端工具到导线的距离信息，并根据所述距离信息对所述作业点的空间位置进行修正，得到修正后的作业点的位置。

进一步的，所述末端工具设置在所述人机交互***中机器人的机械臂的末端，并用于作业的工具。

进一步的，还包括作业平台，所述作业平台包括散热***和发热***；

所述散热***，用于在作业温度高于预设温度阈值的情况下进行工作；

所述发热***，用于在所述作业温度低于所述预设温度阈值的情况下进行工作。

本发明实施例提供了单臂带电作业机器人的人机交互***和人机协同***，包括：执行器、工控机和机器人控制柜，执行器和机器人控制柜分别与工控机相连接，其中，执行器包括人机交互平板；人机交互平板用于获取作业人员的操作指令信息，并将操作指令信息发送给工控机；工控机用于接收人机交互平板发送的操作指令信息，根据操作指令信息获取作业流程信息，并将作业流程信息发送给机器人控制柜；机器人控制柜用于接收工控机发送的作业流程信息，根据作业流程信息控制机器人执行相应操作，并将响应信息发送给工控机，以使工控机将响应信息发送给人机交互平板；其中，响应信息为机器人根据作业流程信息执行的过程信息，可以通过人机交互平板实现人机协同的作业方式，从而更好的观察作业环境和作业流程，及时发现问题和解决问题，以及降低操作步骤的复杂程度。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的单臂带电作业机器人的人机交互***示意图；

图2为本发明实施例二提供的单臂带电作业机器人的人机协同***示意图；

图3为本发明实施例二提供的单臂带电作业机器人定位***示意图；

图4为本发明实施例二提供的单臂带电作业机器人作业平台示意图；

图5为本发明实施例二提供的单臂带电作业机器人人机***控制***示意图；

图6为本发明实施例二提供的单臂带电作业机器人的人机交互模型示意图；

图7为本发明实施例二提供的单臂带电作业机器人绝缘防护***示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在人机协同过程中，将整个作业流程按照操作的难易程度和危险性的高低进行分类，将作业流程中作业步骤较为简单且危险性较高的作业由机器人完成，作业步骤较为复杂且危险性不高的作业交由作业人员完成；对作业流程中的各个步骤进行分类，以带电接引流线为例，机器人通过剥线工具带电剥航线(航线指高空架空电缆)和通过接线工具带电接引流线；然后剩余作业流程由作业人员完成。

按照上述流程分类后，与现有的主从式或半自动式的单/双臂带电作业机器人相比，极大的提高了作业效率和操作的简易性；人机协同的作业方式，使得单臂机器人更像是一种辅助作业人员作业的工具，而不像主从式或半自动式的单/双臂带电作业机器人那样完全将作业人员排除在作业流程之外，将作业人员排除在外的做法使得作业人员绝大部分的高空作业的经验都摒弃，且完全由机器人进行作业，主从式或半自动式的单/双臂带电作业机器人将危险性低且作业复杂的作业步骤也交由机器人来完成，不可避免也就增加了作业的时间和复杂性。

为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例一提供的单臂带电作业机器人的人机交互***示意图。

参照图1，该***包括：执行器、工控机和机器人控制柜，执行器和机器人控制柜分别与工控机相连接，其中，执行器包括人机交互平板；执行器搭载windows***，固定在作业人员的作业绝缘斗上。人机交互平板的边缘设置有确认按键、返回按键、急停按键和操作遥杆等部件。

人机交互平板，用于获取作业人员的操作指令信息，并将操作指令信息发送给工控机；

工控机，用于接收人机交互平板发送的操作指令信息，根据操作指令信息获取作业流程信息，并将作业流程信息发送给机器人控制柜；

机器人控制柜，用于接收工控机发送的作业流程信息，根据作业流程信息控制机器人执行相应操作。

本实施例中，通过人机交互平板获取作业人员选取的操作指令信息，工控机根据作业人员选取的操作指令信息调用对应的作业流程信息，并将作业流程信息发送给机器人控制柜，机器人控制柜根据作业流程信息控制机器人执行相应操作，在机器人执行完相应操作后，会发响应信息给工控机，工控机再将响应信息发送给人机交互平板，其中，响应信息为机器人根据作业流程信息执行的过程信息，从而实现人机交互，使作业人员更好的观察作业环境和作业流程，及时发现问题和解决问题，以及降低操作步骤的复杂程度。

进一步的，操作指令信息包括导引指令信息，导引指令信息包括导引开始信息和导引确认信息；

工控机，用于接收人机交互平板发送的导引开始信息，根据导引开始信息接收导引***发送的带电接引流线的信息，并在接收到人机交互平板发送的导引确认信息后，将带电接引流线的信息发送给机器人控制柜，其中，带电接引流线的信息为带电接引流线的过程中作业点的位置信息；

机器人控制柜，用于接收工控机发送的带电接引流线的信息，根据带电接引流线的信息控制机器人从作业平台的预设位置移动到作业点，并取下剥线工具后移动至导线下方，通过剥线工具对导线进行剥线，剥线完成后控制机器人移动至初始位置，并向工控机发送剥线工具获取成功的指令信息。

进一步的，操作指令信息还包括接线指令信息；

工控机，用于接收人机交互平板发送的接线指令信息，根据接线指令信息获取接线作业流程信息，并将接线作业流程信息发送给机器人控制柜；

机器人控制柜，用于接收工控机发送的接线作业流程信息，并根据接线作业流程信息控制机器人从初始位置移动至作业平台的预设位置，取下接线工具后，将机器人移动至完成剥线的导线的下方，并向工控机发送接线工具获取成功的指令信息。

进一步的，执行器还包括语音播报***；

语音播报***，用于接收工控机发送的剥线工具获取成功的指令信息或接线工具获取成功的指令信息，并根据剥线工具获取成功的指令信息或接线工具获取成功的指令信息进行语音播报。

这里，语音播报***可以与配备的蓝牙耳机相连接，语音播报***接收工控机发送的语音提示信息，由于在高空作业时作业人员通过人机交互平板发出的声音听不清楚，故需要将语音播报***与蓝牙耳机相连接后进行播放。

具体地，以带电接引流线作业为例，包括以下步骤：

步骤S101，作业人员穿好绝缘衣以及其他的防护用具，以进行绝缘防护，并穿好安全衣，以防止作业人员从高空坠落；

步骤S102，作业人员通过控制绝缘斗臂车升降***将作业人员和作业平台移动到作业区域，做好绝缘遮蔽。带电作业时，默认导线外的绝缘皮是不可靠的，即导线处于带电的状态，故要对导线进行绝缘遮蔽；

步骤S103，作业人员通过人机交互平板选择不同的操作指令信息，如从带电接引流线作业、扶正绝缘子作业和带电断引流线等操作指令信息中选择当下需要进行的作业流程，以选择带电接引流线作业为例，作业人员从人机交互平板中选择带电接引流线的操作指令信息；

步骤S104，对引流线进行预处理，由作业人员试举支线(引流线)，确定引流线的长度(将多出的部分裁掉)，剥引流线，并在航线上做一个标记(该点是人工确定的作业点，接下来通过导引***在机器人坐标系中标记该点)；

步骤S105，执行器还包括语音播报***，语音播报***会语音提示“带电接引流线作业开始，穿好绝缘衣和其他防护用具，完成请按确认键”，按下确认键后；

步骤S106，语音播报***继续语音提示“导引开始，完成后请按确认键”，作业人员将导引装置的绝缘杆和差分GPS(Global Positioning System，全球定位***)移动端结合，移动到之前作业人员人工标记的作业点，随后，将绝缘杆和差分GPS移动端分离放回原处；按下确认键；

步骤S107，机器人会由HOME点(机器人未动的初始位置和状态)自动到作业平台的固定位置处，取下剥线工具并移动到导线下方40cm处(40cm是因为作业人员距离带电的线路的安全距离最少是40cn)，语音播报***会语音提示“取剥线工具成功，正在进行设备初始化”,“设备初始化成功”提示设备初始化成功后，控制剥线工具到达作业点，“是否进行剥线作业”，按下确认键后，剥线工具进行剥线作业(剥线的长度为9cm)，剥线完成后，会将剥线工具放回之前取剥线工具的位置，并语音提示“剥线工具放置成功，是否继续进行作业”，作业人员按下确认键后，机器人会去取接线工具；

步骤S108，机器人自动到作业平台的固定位置处，取下接线工具并移动到之前完成剥线的导线裸露处的下方40cm处，此时，语音播报***会语音提示“取接线工具成功，是否继续进行作业”，随后，由作业人员通过绝缘杆将步骤S104中剥好的引流线(进行带电接引流线作业时，航线是带电的所以由机器人进行剥线，而引流线是不带电的，故会有作业人员在进行作业前预处理时，剥好引流线)放置在接线工具中，作业人员完成上述接线前的准备工作后，按下确认键，机器人会自动举着剥好的引流线去往剥线工具剥好的裸露的航线处，进行接线作业；

步骤S109，接线完成后，语音播报***会语音提示“接线作业完成是否继续作业”，作业人员按下确认键后，机器人会自动将接线工具放回之前取剥线工具的位置，并语音提示“接线工具放置成功”，此时，机器人会自动完成后续的步骤回到HOME点，并提示“中项(或者远边项/近边项)作业完成，是否继续进行作业”，此时，需要作业人员通过控制绝缘斗臂车的升降***，移动到下一项作业区域后，按下确认键，重复步骤S106至S109；在完成上述接引流线的作业后，语音播报***会语音提示“带电接引流线作业完成”。

进一步的，还包括位置传感器，位置传感器与工控机相连接；

位置传感器，用于采集剥线工具中剥线刀具的位置信息，并将剥线工具中剥线刀具的位置信息发送给工控机；

工控机，用于接收位置传感器发送的剥线工具中剥线刀具的位置信息，并根据剥线工具中剥线刀具的位置信息判断剥线工具是否处于初始状态。

进一步的，还包括光照强度传感器，光照强度传感器与工控机相连接；

光照强度传感器，用于采集光照强度，并将光照强度发送给工控机；

工控机，用于接收光照强度传感器发送的光照强度，并将光照强度与预设阈值进行比较，如果光照强度小于预设阈值，则将双目深度相机采集的图片信息与导引***采集的数据信息进行融合；如果光照强度大于预设阈值，则双目深度相机采集的图片信息不与导引***采集的数据信息进行融合；

其中，导引***采集的数据信息包括作业点的空间位置和作业点的矢量信息。

进一步的，还包括风速传感器，风速传感器与工控机相连接；

风速传感器，用于检测当前环境的风速，得到风速信息，并将风速信息发送给工控机；

工控机，用于接收风速传感器发送的风速信息，判断风速信息是否在预设风速阈值范围内，如果在，则向语音播报***发送风速满足作业要求的信息；如果不在，则向语音播报***发送风速不满足作业要求的信息。

本发明实施例提供了单臂带电作业机器人的人机交互***，包括：控制层设置在工控机中，主要是用于处理各种信息和数据，以及控制固化在控制层的作业流程，即不同作业的作业流程均写在控制层的程序中，作业人员通过人机交互平板选择调用控制层中不同的程序，该工控机同过网线直接与机器人控制柜(机器人控制柜相当于机器人的大脑，直接控制机器人的各种运动和动作)相连，以及处理定位***的数据，如导引***采集的空间作业电的位置和姿态信息、视觉设备采集的图像信息以及末端工具上的激光测距传感器采集的距离的信息等信息，在处理完各种信息和数据后，将机器人需要的作业点的坐标信息传给机器人控制柜；将作业流程的提示信息和警告信息等需要告知工作人员的信息，通过ZIGBEE传回执行器告知作业人员；并将作业人员操作人机交互平板的指令信息，如按确认键/急停键等动作，传回工控机，用于控制层控制作业流程，可以通过人机交互平板实现人机协同的作业方式，从而更好的观察作业环境和作业流程，及时发现问题和解决问题，以及降低操作步骤的复杂程度。

实施例二：

图2为本发明实施例二提供的单臂带电作业机器人的人机协同***示意图。

参照图2，该***包括单臂带电作业机器人的人机交互***，还包括绝缘斗臂车、绝缘臂升降***和作业平台，作业平台包括定位***、人机交互***、双绝缘斗作业平台和绝缘防护***，双绝缘斗作业平台包括作业人员作业平台和单臂带电作业机器人作业平台；双绝缘斗作业平台用于提供给作业人员和机器人一个稳定和安全的高空作业环境。绝缘防护***用于提供给作业人员一个更加安全的高压带电作业环境；

参照图3，定位***为单臂带电作业机器人定位***，定位***包括导引***和导引辅助***；导引***，用于采集作业点的空间位置和作业点的矢量信息；导引辅助***，用于采集末端工具到导线的距离信息，并根据距离信息对作业点的空间位置进行修正，得到修正后的作业点的位置。定位***还包括视觉定位***。导引辅助***包括安装在末端作业工具上的激光测距传感器。定位***用于使机器人精准的识别作业点的位置和姿态。

视觉定位***通过光照强度传感器传回工控机的数据，判定是否将双目深度相机采集的数据与导引***的数据进行融合，实现对导引***定位信息的第一次修正。

具体为：光照强度传感器用于采集光照强度，光照强度传感器可通过ZIGBEE将光照强度发送给工控机，其中，ZIGBEE类似于蓝牙传输的无线传输协议，适合低速短距离传输。然后将导引***采集的数据信息、光照强度传感器采集的光照强度和视觉设备采集的数据，以及位于末端工具的激光测距传感器传回的数据发送给工控机。工控机通过网线与机器人控制柜相连接，上述数据的传输依赖于TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)/IP(Internet Protocol，互联网协议)实现。

双目深度相机采集的图片和图像信息，将光照强度传感器采集的光照强度与预设阈值进行比较，若光照强度传感器采集的光照强度小于预设阈值，表明此时视觉设备采集的图片信息可靠，采集的数据信息与导引***采集的数据信息进行融合；若光照强度传感器采集的光照强度大于预设阈值，表明视觉设备采集的信息不可靠，采集的数据信息不与导引***采集的数据信息进行融合；

导引***采集的是作业点的空间位置(定位***采集)和该位置点的矢量信息(陀螺仪采集)；双目深度相机采集的是两张图片，根据彩色的RGB或者是灰度图计算出到作业点的距离，与导引***采集的作业点的空间位置和作业点的矢量信息进行融合。融合是指将导引***作业点的空间位置与双目深度相机采集的距离信息进行对比，若两者采集的数据距离相同，则说明定位准确；若两者不同，则求取平均值，进而由单一的空间作业点和空间作业点的矢量信息转换成导线上的作业点和导线的姿态信息。若光照强度大于预设阈值，则不进行数据融合，此时，单一的导引***的采集空间作业点的位置和该点的矢量信息也可以实现定位，只是精度没有数据融合后的数据精度高。

以导引***为主的定位***完成定位后，无论与视觉设备采集的数据信息融合或不融合，均通过末端工具上采集的末端工具与导线的距离信息进行修正，修正后均能达到定位精度的要求。

导引辅助***，用于在导引***将末端工具运送到作业点下方的情况下，通过激光测距传感器采集作业点的信息，对导引***的定位信息进行第二次修正。通过导引***、视觉定位***和导引辅助***联合定位，以实现高精度的定位。

末端工具指的是安装在机械臂的末端用于作业的工具，末端工具分为2个，分别是剥线工具和接线工具。

进一步的，末端工具设置在人机交互***中机器人的机械臂的末端，并用于作业的工具。

进一步的，参照图4，还包括作业平台为单臂带电作业机器人作业平台，作业平台包括散热***和发热***；其中，作业平台为单臂带电作业机器人作业平台，单臂带电作业机器人作业平台包括机械臂控制***、单臂带电机器人专用工具、机械臂、升降测距模块和散/发热***，散/发热***包括散热***和发热***；

散热***，用于在作业温度高于预设温度阈值的情况下进行工作；

发热***，用于在所述作业温度低于所述预设温度阈值的情况下进行工作。

具体地，散/发热***控制机器人的作业温度，当作业温度高于预设温度阈值时，散热***工作；当作业温度低于预设温度阈值时，发热***工作。散热***通过以下三个部分实现，第一是通过最外层的绝缘斗反射太阳光；第二是外层的绝缘斗和内层的机器人是分开，用于与外界隔离；第三是在工控机的外面附加散热片，以及整个***的水冷散热***；

发热***主要布置在电池周围，因为受低温影响最直接的是电池，除此之外，内外双层的绝缘斗的结构，在温度过低时也会起到保温的作用。

作业平台用于开展带电作业。机械臂控制***包括单臂机器人控制柜、微型气象站、电源***、控制板卡和交换机等，作业平台用于数据采集与传输、为***提供电源、控制和规划机械臂完成相应动作等。

微型气象站进行作业线路附近环境的检测，在带电作业前进行检测，确保带电作业在环境条件允许的情况下进行，主要对风速和温湿度进行检测。

散/发热***主要用于控制单臂带电作业机器人的作业温度，由于单臂带电作业机器人的适宜作业温度在0-50℃，故在夏天和冬天单臂带电作业机器人要进行作业，就需要散/发热***进行温度控制。

进一步的，参照图5，还包括单臂带电作业机器人人机***控制***，单臂带电作业机器人人机***控制***包括人机交互***、绝缘斗升降***、接触式导引组件、控制***和人机接口。

单臂带电作业机器人人机***控制***安装在作业人员的作业绝缘斗的后方，用于实现作业人员与单臂带电作业机器人人机***的交互、辅助单臂带电作业机器人完成带电作业的功能，与单臂带电作业机器人作业绝缘斗通过可升降的连接装置进行连接；

接触式导引组件包括绝缘杆、差分GPS导引***移动端和末端支线移动工具。

控制***包括作业人员控制***和地面负责人控制***，人机接口包括作业人员协同作业接口和地面负责人手持终端接口。作业人员协同作业接口包括语音播报***、警示灯和机器人控制***操控界面。

人机交互***包括工控机，工控机包括控制层，控制层包括反映层、规划层和监督层，人机交互模型如图6所示，反应层包括反射式行为和反应式行为，反射式行为用于对环境中的紧急事件作出反应，针对传感器输入和机器人的内部状态作出应激反应，例如电机堵转保护；

反应式行为主要是接收从任务规划层和监督层发来的控制信号进行动作；

规划层包括任务规划、环境分析和轨迹规划三种行为方式；任务规划用于与作业人员进行交互，把指令传给机器人；环境分析是对环境信息进行感知和认知，在此基础上进行智能判断是否可进一步作业；轨迹规划是在带电作业时，以周围环境的感知和建模为基础，对机械臂的轨迹进行规划，使机器人在安全作业空间内进行作业；

监督层包括故障监督、反应层监督和规划层监督三种行为方式，监督层用于监督任务规划层和行为层的执行情况，让作业人员掌握任务执行过程，提供在机器人作业时遇到安全或其他障碍时，人工介入的途径。

参照图7，单臂带电作业机器人绝缘防护***包括主绝缘防护***和辅助绝缘防护***，主绝缘防护***包括绝缘斗和绝缘臂、机器人平台的绝缘外壳(机器人置于斗外时)、机器人平台与绝缘臂上L型支架隔离固定的支柱绝缘子、机械臂与末端工具间的连接绝缘件、双斗间的绝缘防护外壳和相地与相间空气间隙。辅助绝缘防护***主要是由机械臂的绝缘防护外壳、绝缘防护用具(人位于斗内参与协同作业时)和绝缘遮蔽用具(部分复杂作业项目)。

采取绝缘防护措施，使主绝缘防护***可以耐受45kV的工频电压，辅助绝缘防护***可以承受20kV的工频电压；

在整个作业流程中，没有体现导引***与视觉定位***或其他的定位方式的数据融合的过程，由于该过程是在工控机中默认运行的，如光照强度小于预设阈值时的数据的融合，因为，数据融合或不融合影响的是定位的精度，而不是作业的流程，即与作业人员的作业无关。

通过人机协同***的作业方式操作机器人更为简单，将简单而危险的作业步骤交给机器人来完成，减低了对作业人员的操纵机器人的专业要求，使得之前有过高空带点作业的作业人员更快的适用带电作业的单臂机器人，从而提高作业效率。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的单臂带电作业机器人的人机交互方法的步骤。

本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，计算机可读介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的单臂带电作业机器人的人机交互方法的步骤。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

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***和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元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，本发明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)执行本发明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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种单臂带电作业机器人的人机交互***，其特征在于，所述***包括：执行器、工控机和机器人控制柜，所述执行器和所述机器人控制柜分别与所述工控机相连接，其中，所述执行器包括人机交互平板；

所述人机交互平板，用于获取作业人员的操作指令信息，并将所述操作指令信息发送给所述工控机；

所述工控机，用于接收所述人机交互平板发送的所述操作指令信息，根据所述操作指令信息获取作业流程信息，并将所述作业流程信息发送给所述机器人控制柜；

所述机器人控制柜，用于接收所述工控机发送的所述作业流程信息，根据所述作业流程信息控制机器人执行相应操作，并将响应信息发送给所述工控机，以使所述工控机将所述响应信息发送给所述人机交互平板；

其中，所述响应信息为所述机器人根据作业流程信息执行的过程信息。

2.根据权利要求1所述的单臂带电作业机器人的人机交互***，其特征在于，所述操作指令信息包括导引指令信息，所述导引指令信息包括导引开始信息和导引确认信息；

所述工控机，用于接收所述人机交互平板发送的所述导引开始信息，根据所述导引开始信息接收导引***发送的带电接引流线的信息，并在接收到所述人机交互平板发送的导引确认信息后，将所述带电接引流线的信息发送给所述机器人控制柜，其中，所述带电接引流线的信息为带电接引流线的过程中作业点的位置信息；

所述机器人控制柜，用于接收所述工控机发送的所述带电接引流线的信息，根据所述带电接引流线的信息控制所述机器人从作业平台的预设位置移动到作业点，并取下剥线工具后移动至导线下方，通过所述剥线工具对所述导线进行剥线，剥线完成后控制所述机器人移动至初始位置，并向所述工控机发送剥线工具获取成功的指令信息。

3.根据权利要求1所述的单臂带电作业机器人的人机交互***，其特征在于，所述操作指令信息还包括接线指令信息；

所述工控机，用于接收所述人机交互平板发送的所述接线指令信息，根据所述接线指令信息获取接线作业流程信息，并将所述接线作业流程信息发送给所述机器人控制柜；

所述机器人控制柜，用于接收所述工控机发送的所述接线作业流程信息，并根据所述接线作业流程信息控制所述机器人从初始位置移动至作业平台的预设位置，取下接线工具后，将所述机器人移动至完成剥线的导线的下方，并向所述工控机发送接线工具获取成功的指令信息。

4.根据权利要求2或3所述的单臂带电作业机器人的人机交互***，其特征在于，所述执行器还包括语音播报***；

所述语音播报***，用于接收所述工控机发送的剥线工具获取成功的指令信息或接线工具获取成功的指令信息，并根据所述剥线工具获取成功的指令信息或所述接线工具获取成功的指令信息进行语音播报。

5.根据权利要求1所述的单臂带电作业机器人的人机交互***，其特征在于，还包括位置传感器，所述位置传感器与所述工控机相连接；

所述位置传感器，用于采集剥线工具中剥线刀具的位置信息，并将所述剥线工具中剥线刀具的位置信息信息发送给所述工控机；

所述工控机，用于接收所述位置传感器发送的所述剥线工具中剥线刀具的位置信息，并根据所述剥线工具中剥线刀具的位置信息判断所述剥线工具是否处于初始状态。

6.根据权利要求1所述的单臂带电作业机器人的人机交互***，其特征在于，还包括光照强度传感器，所述光照强度传感器与所述工控机相连接；

所述光照强度传感器，用于采集光照强度，并将所述光照强度发送给所述工控机；

所述工控机，用于接收所述光照强度传感器发送的所述光照强度，并将所述光照强度与预设阈值进行比较，如果所述光照强度小于所述预设阈值，则将双目深度相机采集的图片信息与导引***采集的数据信息进行融合；如果所述光照强度大于所述预设阈值，则所述双目深度相机采集的图片信息不与所述导引***采集的数据信息进行融合；

其中，所述导引***采集的数据信息包括作业点的空间位置和所述作业点的矢量信息。

7.根据权利要求1所述的单臂带电作业机器人的人机交互***，其特征在于，还包括风速传感器，所述风速传感器与所述工控机相连接；

所述风速传感器，用于检测当前环境的风速，得到风速信息，并将所述风速信息发送给所述工控机；

所述工控机，用于接收所述风速传感器发送的所述风速信息，判断所述风速信息是否在预设风速阈值范围内，如果在，则向语音播报***发送风速满足作业要求的信息；如果不在，则向语音播报***发送所述风速不满足作业要求的信息。

8.一种单臂带电作业机器人的人机协同***，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的单臂带电作业机器人的人机交互***，还包括定位***，所述定位***包括导引***和导引辅助***；

所述导引***，用于采集作业点的空间位置和所述作业点的矢量信息；

所述导引辅助***，用于采集末端工具到导线的距离信息，并根据所述距离信息对所述作业点的空间位置进行修正，得到修正后的作业点的位置。

9.根据权利要求8所述的单臂带电作业机器人的人机协同***，其特征在于，所述末端工具设置在所述人机交互***中机器人的机械臂的末端，并用于作业的工具。

10.根据权利要求8所述的单臂带电作业机器人的人机协同***，其特征在于，还包括作业平台，所述作业平台包括散热***和发热***；

所述散热***，用于在作业温度高于预设温度阈值的情况下进行工作；

所述发热***，用于在所述作业温度低于所述预设温度阈值的情况下进行工作。

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