發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶電作業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，我國高壓帶電作業(yè)主要使用人工作業(yè)。即便已經(jīng)出現(xiàn)代替人工作業(yè)的機(jī)器人，其安全性也不能得到保障，仍然需要人工對(duì)其作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控。由于輸電線路機(jī)器人一般采用高空作業(yè)，操作人員在地面上通過目視無法及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)過程中發(fā)生的故障。為避免或減小機(jī)器人作業(yè)引發(fā)的安全事故，需要設(shè)計(jì)針對(duì)輸電線路帶電作業(yè)機(jī)器人的專用監(jiān)控系統(tǒng)。

我國帶電作業(yè)機(jī)器人起步較晚，目前仍然沒有針對(duì)輸電線路帶電作業(yè)機(jī)器人的監(jiān)控方案，電網(wǎng)、機(jī)器人和操作人員的安全不能得到保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題為，為帶電作業(yè)機(jī)器人提供一套通信系統(tǒng)，提高了帶電作業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化程度和控制的實(shí)時(shí)性。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種帶電作業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括帶電作業(yè)機(jī)器人、多路圖像傳輸子系統(tǒng)、指令\數(shù)據(jù)光纖傳輸子系統(tǒng)和指令\數(shù)據(jù)無線冗余子系統(tǒng)；

所述多路圖像傳輸子系統(tǒng)，包括雙目攝像頭、深度攝像頭、全景攝像頭、主控柜光交換機(jī)、從控柜光交換機(jī)和第一工控機(jī)；雙目攝像頭、深度攝像頭、全景攝像頭均通過網(wǎng)線與從控柜光交換機(jī)的雙絞線以太網(wǎng)口連接，采用以太網(wǎng)口傳輸所拍攝到的圖像；所述從控柜光交換機(jī)采用千兆工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)，各攝像機(jī)和第一工控機(jī)均單獨(dú)使用從控柜光交換機(jī)的VLAN接口；從控柜光交換機(jī)通三個(gè)光口與主控柜光交換機(jī)相連，用于從控柜光交換機(jī)向主控柜光交換機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；主控柜光交換機(jī)通過另外三個(gè)光口與從控柜光交換機(jī)相連，用于主控柜光交換機(jī)向從控柜光交換機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；主控柜光交換機(jī)通過三個(gè)雙絞線以太網(wǎng)口與第三工控機(jī)相連；

所述指令\數(shù)據(jù)光纖傳輸子系統(tǒng)，包括第一工控機(jī)、主控柜光交換機(jī)、從控柜光交換機(jī)和第二工控機(jī)；第一工控機(jī)將采集到的機(jī)械臂關(guān)節(jié)角度信息通過網(wǎng)口傳輸?shù)綇目毓窆饨粨Q機(jī)；從控柜光交換機(jī)通過一光口與主控柜光交換機(jī)的一光口相連，主控柜光交換機(jī)通過雙絞線以太網(wǎng)口與第二工控機(jī)相連；第二工控機(jī)通過主控柜光交換機(jī)和從控柜光交換機(jī)將機(jī)械臂空間路徑數(shù)據(jù)傳輸給第一工控機(jī)；

所述指令\數(shù)據(jù)無線冗余子系統(tǒng)包括第一工控機(jī)、全景攝像頭、從控柜無線網(wǎng)橋、主控柜無線網(wǎng)橋和第二工控機(jī)；從控柜無線網(wǎng)橋?qū)⑷皵z像頭的圖像數(shù)據(jù)和第一工控機(jī)采集到的機(jī)械臂關(guān)節(jié)角度信息發(fā)送給主控柜無線網(wǎng)橋；主控柜無線網(wǎng)橋?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)發(fā)送給第二工控機(jī)；同樣地，第二工控機(jī)通過該鏈路發(fā)送控制指令給第一工控機(jī)。

進(jìn)一步，所述帶電作業(yè)機(jī)器人包括絕緣斗臂車，搭載在絕緣斗臂車上的機(jī)器人平臺(tái)，安裝在機(jī)器人平臺(tái)上的機(jī)械臂，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為設(shè)置在機(jī)器人平臺(tái)上的用于采集機(jī)械臂作業(yè)場景圖像的雙目攝像頭、深度攝像頭、全景攝像頭；所述數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)根據(jù)所述作業(yè)場景圖像生成3D虛擬作業(yè)場景或者規(guī)劃出機(jī)械臂空間路徑；所述數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)包括第一工控機(jī)、第二工控機(jī)、第三工控機(jī)，第二工控機(jī)內(nèi)置圖像處理器和帶電作業(yè)動(dòng)作序列庫，所述帶電作業(yè)動(dòng)作序列庫中預(yù)先存儲(chǔ)有各項(xiàng)帶電作業(yè)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作序列數(shù)據(jù)；所述攝像機(jī)采集的作業(yè)場景圖像發(fā)送給第二工控機(jī)，圖像處理器對(duì)作業(yè)場景圖像進(jìn)行處理后獲的機(jī)械臂與作業(yè)對(duì)象之間的相對(duì)位置關(guān)系，第三工控機(jī)根據(jù)所述相對(duì)位置關(guān)系以及具體帶電作業(yè)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作序列規(guī)劃機(jī)械臂的空間路徑，并將所述機(jī)械臂的空間路徑數(shù)據(jù)發(fā)送給第一工控機(jī)；第一工控機(jī)根據(jù)所述機(jī)械臂的空間路徑控制機(jī)械臂動(dòng)作。

進(jìn)一步，所述機(jī)械臂包括第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂上均搭載有雙目攝像頭，所述第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂使用作業(yè)工具相互配合完成帶電作業(yè)。

進(jìn)一步，所述機(jī)械臂包括第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和輔助機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和輔助機(jī)械臂上均搭載有雙目攝像頭，所述第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和輔助機(jī)械臂配合完成帶電作業(yè)，其中，輔助機(jī)械臂用于夾持作業(yè)對(duì)象，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂使用作業(yè)工具進(jìn)行作業(yè)操作。

進(jìn)一步，所述絕緣斗臂車上設(shè)置有控制室，所述數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)還包括顯示屏和主操作手，第二工控機(jī)內(nèi)置圖像處理器，顯示屏和主操作手位于控制室內(nèi)；主操作手與機(jī)械臂為主從操作關(guān)系，通過改變主操作手的姿態(tài)控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)；所述攝像機(jī)采集的作業(yè)場景圖像發(fā)送給第二工控機(jī)，圖像處理器對(duì)作業(yè)場景圖像進(jìn)行處理后獲的3D虛擬作業(yè)場景，并送顯示器顯示。

進(jìn)一步，所述機(jī)械臂包括第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂上均搭載有雙目攝像頭；所述主操作手包括第一主操作手和第二主操作手，第一主操作手和第二主操作手分別用于控制第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂。

進(jìn)一步，所述機(jī)械臂包括第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和輔助機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和輔助機(jī)械臂上均搭載有雙目攝像頭，所述主操作手包括第一主操作手、第二主操作手、輔助主操作手；第一主操作手、第二主操作手以及輔助主操作手分別用于控制第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和輔助機(jī)械臂。

進(jìn)一步，所述機(jī)械臂或者主操作手為六自由度機(jī)構(gòu)，包括基座，旋轉(zhuǎn)軸方向與基座平面垂直的腰關(guān)節(jié)，與腰關(guān)節(jié)連接的肩關(guān)節(jié)，與肩關(guān)節(jié)連接的大臂，與大臂連接的肘關(guān)節(jié)，與肘關(guān)節(jié)連接的小臂，與小臂連接的腕關(guān)節(jié)，腕關(guān)節(jié)由三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，分別為腕俯仰關(guān)節(jié)、腕搖擺關(guān)節(jié)和腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；所述六自由度機(jī)構(gòu)中各個(gè)關(guān)節(jié)均具有相應(yīng)的正交旋轉(zhuǎn)編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，正交旋轉(zhuǎn)編碼器用于采集各個(gè)關(guān)節(jié)的角度數(shù)據(jù)，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于控制各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；第一工控機(jī)根據(jù)機(jī)械臂各關(guān)節(jié)角度的期望值，通過控制伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制按機(jī)械臂各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明通信系統(tǒng)可以保證多路高分辨率監(jiān)控圖像和實(shí)時(shí)控制信號(hào)同時(shí)傳輸，具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)吞吐能力；圖像數(shù)據(jù)與控制信號(hào)采用不同的傳輸通路，減小了帶電作業(yè)機(jī)器人實(shí)時(shí)控制的延時(shí)；通信系統(tǒng)配備了無線信道硬件冗余，使帶電作業(yè)機(jī)器人在故障時(shí)仍具有一定的可控性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明帶電作業(yè)機(jī)器人一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中絕緣斗臂車的系統(tǒng)組成框圖；

圖3為本發(fā)明中機(jī)器人平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明通信系統(tǒng)原理框圖；

圖6為本發(fā)明通信系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

容易理解，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神的情況下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以想象出本發(fā)明帶電作業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的多種實(shí)施方式。因此，以下具體實(shí)施方式和附圖僅是對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制或限定。

結(jié)合附圖，帶電作業(yè)機(jī)器人包括絕緣斗臂車1、控制室2、伸縮臂3、機(jī)器人平臺(tái)4。其中，絕緣斗臂車1上架設(shè)控制室2和伸縮臂3，伸縮臂3末端連接機(jī)器人平臺(tái)4，機(jī)器人平臺(tái)4與控制室2之間采用光纖以太網(wǎng)通信或者無線網(wǎng)絡(luò)通信。

絕緣斗臂車1可供操作人員駕駛，從而將機(jī)器人平臺(tái)4運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場。絕緣斗臂車1上裝有支撐腿，支撐腿可以展開，從而將絕緣斗臂車1與地面穩(wěn)固支撐。絕緣斗臂車1上裝有發(fā)電機(jī)，從而給控制室2及伸縮臂3供電。

伸縮臂3設(shè)有沿伸縮方向的驅(qū)動(dòng)裝置，操作人員可以通過控制驅(qū)動(dòng)裝置，從而將機(jī)器人平臺(tái)4升降到作業(yè)高度。該伸縮臂3由絕緣材料制成，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺(tái)4與控制室2的絕緣。在本發(fā)明中，伸縮臂3可有由剪叉式升降機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)代替。

作為一種實(shí)施方式，控制室2中設(shè)置有第二工控機(jī)、第三工控機(jī)、顯示屏、第一主操作手、第二主操作手、輔助主操作手以及通信模塊等。

作為一種實(shí)施方式，機(jī)器人平臺(tái)4包括絕緣子46、第一機(jī)械臂43、第二機(jī)械臂44、輔助機(jī)械臂42、第一工控機(jī)48、雙目攝像頭45、全景攝像頭41、深度攝像頭410、蓄電池49、專用工具箱47、通信模塊。

機(jī)器人平臺(tái)4的絕緣子46用于支撐第一機(jī)械臂43、第二機(jī)械臂44、輔助機(jī)械臂42，將這三個(gè)機(jī)械臂的外殼與機(jī)器人平臺(tái)4絕緣。

蓄電池49為第一工控機(jī)48、第一機(jī)械臂43、第二機(jī)械臂44、輔助機(jī)械臂42、全景攝像頭41、雙目攝像頭45、深度攝像頭410、通信模塊供電。

作為一種實(shí)施方式，雙目攝像頭45一共有三個(gè)，分別安裝在第一機(jī)械臂43、第二機(jī)械臂44和輔助機(jī)械臂42的腕關(guān)節(jié)437上，負(fù)責(zé)采集作業(yè)場景的圖像數(shù)據(jù)，并將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給第二工控機(jī)。雙目攝像頭45由兩個(gè)光軸平行的工業(yè)相機(jī)組成，平行光軸之間的距離固定。

深度攝像頭410安裝在機(jī)器人平臺(tái)4正對(duì)作業(yè)場景的側(cè)面，負(fù)責(zé)采集作業(yè)場景的景深數(shù)據(jù)，將景深數(shù)據(jù)發(fā)送給第二工控機(jī)。

全景攝像頭41通過支架安裝在機(jī)器人平臺(tái)4的上方，負(fù)責(zé)采集作業(yè)場景的全景圖像數(shù)據(jù)，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給第二工控機(jī)，并顯示在顯示器上，作業(yè)人員可以通過全景圖像監(jiān)控作業(yè)場景。

專用工具箱47是放置抓具、扳手等作業(yè)工具的場所。機(jī)械臂末端安裝有工具快換裝置。機(jī)械臂根據(jù)作業(yè)任務(wù)的類型到專用工具箱47中使用工具快換裝置獲取作業(yè)工具。

控制室2中第一主操作手、第二主操作手以及輔助主操作手是一種用于人工遠(yuǎn)程操作機(jī)械臂的操作裝置，他們與第一機(jī)械臂43、第二機(jī)械臂44和輔助機(jī)械臂42構(gòu)成主從操作關(guān)系。機(jī)械臂和主操作手具有相同的結(jié)構(gòu)，只是主操作手尺寸規(guī)格比機(jī)械臂小，以便于操作人員操作。機(jī)械臂和主操作手擁有六個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)都有光電編碼器采集角度數(shù)據(jù)，各主操作手的微型控制器通過串口將六個(gè)關(guān)節(jié)的角度數(shù)據(jù)發(fā)送給第二工控機(jī)。

作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，所述機(jī)械臂為六自由度機(jī)構(gòu)，包括基座431，旋轉(zhuǎn)軸方向與基座平面垂直的腰關(guān)節(jié)432，與腰關(guān)節(jié)432連接的肩關(guān)節(jié)433，與肩關(guān)節(jié)433連接的大臂434，與大臂434連接的肘關(guān)節(jié)435，與肘關(guān)節(jié)435連接的小臂436，與小臂436連接的腕關(guān)節(jié)437，腕關(guān)節(jié)437由三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，分別為腕俯仰關(guān)節(jié)、腕搖擺關(guān)節(jié)和腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；所述六自由度機(jī)構(gòu)中各個(gè)關(guān)節(jié)均具有相應(yīng)的正交旋轉(zhuǎn)編碼器31和伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，正交旋轉(zhuǎn)編碼器31用于采集各個(gè)關(guān)節(jié)的角度數(shù)據(jù)，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于控制各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；第一工控機(jī)根據(jù)所述機(jī)械臂的空間路徑解算出各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度，控制伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照所述運(yùn)動(dòng)角度控制機(jī)械臂各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。

所述主操作手22與第一機(jī)械臂43、第二機(jī)械臂44同構(gòu)。主操作手22由按機(jī)械臂等比例縮小的連桿30、正交旋轉(zhuǎn)編碼器31、控制按鈕32和微控制器33組成。正交旋轉(zhuǎn)編碼器31聯(lián)接在主操作手22的各個(gè)關(guān)節(jié)上，檢測各個(gè)關(guān)節(jié)角度，并將表示關(guān)節(jié)角度的模擬信號(hào)傳輸?shù)轿⒖刂破?3?？刂瓢粹o32連接到微控制器33的輸入端口上，用于向微控制器33發(fā)送控制指令。微控制器采集正交旋轉(zhuǎn)編碼器31的模擬信號(hào)并將其數(shù)字化后發(fā)送給主控柜，采集控制按鈕32發(fā)來的控制信號(hào)并發(fā)送給主控柜。

作為一種實(shí)施方式，第二工控機(jī)可以完成以下任務(wù)：

建立動(dòng)作序列庫。預(yù)先將各項(xiàng)帶電作業(yè)任務(wù)分解為作用序列，組成動(dòng)作序列庫，存儲(chǔ)在第二工控機(jī)中，用于機(jī)械臂路徑規(guī)劃。

建立作業(yè)對(duì)象模型庫。預(yù)先制作各項(xiàng)帶電作業(yè)任務(wù)所涉及的作業(yè)對(duì)象的三維模型和目標(biāo)識(shí)別模型，例如，根據(jù)電力塔桿、電線、耐張絕緣子、隔離刀閘、避雷器等器件實(shí)物，制作三維模型和目標(biāo)識(shí)別模型，用于帶電作業(yè)機(jī)器人自動(dòng)識(shí)別作業(yè)對(duì)象，構(gòu)建作業(yè)場景三維虛擬場景。

建立機(jī)械臂和專用工具模型庫。預(yù)先制作機(jī)械臂和專用工具的三維模型和目標(biāo)識(shí)別模型，例如，扳手等，用于帶電作業(yè)機(jī)器人自動(dòng)構(gòu)建作業(yè)場景三維虛擬場景，規(guī)劃機(jī)械臂空間路徑。

獲取圖像數(shù)據(jù)。獲取全景圖像、深度圖像和雙目圖像的數(shù)據(jù)信息。

根據(jù)圖像數(shù)據(jù)識(shí)別和跟蹤作業(yè)目標(biāo)。

獲取主操作手的角度、角速度和角加速度數(shù)據(jù)，獲取機(jī)械臂的角度、角速度和角加速度數(shù)據(jù)。

對(duì)相關(guān)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，獲取機(jī)械臂位置，獲取作業(yè)對(duì)象的位置，獲取機(jī)械臂與作業(yè)對(duì)象之間的相對(duì)位置，；

根據(jù)圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建作業(yè)對(duì)象三維場景，根據(jù)機(jī)械臂角度信息和作業(yè)對(duì)象三維場景獲得機(jī)械臂與作業(yè)對(duì)象的相對(duì)位置；

對(duì)相關(guān)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，構(gòu)建3D虛擬作業(yè)場景，送顯示器顯示，操作人員根據(jù)3D虛擬作業(yè)場景監(jiān)控作業(yè)過程。與全景圖像相比，3D虛擬作業(yè)場景綜合和深度圖像信息和雙目圖像信息，對(duì)機(jī)器臂與作業(yè)對(duì)象之間、機(jī)械臂之間、作業(yè)對(duì)象與作業(yè)環(huán)境之間的相對(duì)位置的判斷更精確，且不會(huì)存在視覺死角。因此，操作人員通過3D虛擬作業(yè)場景進(jìn)行作業(yè)監(jiān)控，操作精度更高，可以防止碰撞發(fā)生，提高了安全性。同時(shí)，3D虛擬作業(yè)場景顯示在控制室2中的顯示器上，遠(yuǎn)離機(jī)械臂作業(yè)現(xiàn)場，提高了人作業(yè)人員的人身安全。

作為一種實(shí)施方式，第三工控機(jī)可以完成以下任務(wù)：根據(jù)相對(duì)位置和作業(yè)任務(wù)規(guī)劃機(jī)械臂的空間路徑。

作為一種實(shí)施方式，第一工控機(jī)可以完成以下任務(wù)：

根據(jù)第二工控機(jī)發(fā)送的主操作手各關(guān)節(jié)的角度信息，控制機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。

獲取第二工控機(jī)發(fā)送的機(jī)械臂的空間路徑數(shù)據(jù)，根據(jù)作業(yè)任務(wù)的動(dòng)作序列，解算出機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的角度數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng)量，并控制機(jī)械臂各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明中，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂相互配合，可以模仿人的兩個(gè)手的作業(yè)順序完成帶電作業(yè)?？紤]到靈活性，可以再增加一個(gè)強(qiáng)壯的輔助機(jī)械臂，此時(shí)，輔助機(jī)械臂專司器件夾持等力道大的動(dòng)作，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂則進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)操作。

根據(jù)第二工控機(jī)、第二工控機(jī)和第一工控機(jī)完成的不同任務(wù)的組合，本發(fā)明帶電作業(yè)機(jī)器人既可以由作業(yè)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程搖操作以完成帶電作業(yè)，又可以進(jìn)行自主帶電作業(yè)。在進(jìn)行帶電作業(yè)之前，作業(yè)人員先通過觀察全景圖像，將機(jī)器人平臺(tái)4移動(dòng)至作業(yè)對(duì)象附近。

如果選擇人工遠(yuǎn)程搖操作，則由第二工控機(jī)根據(jù)數(shù)目圖像和深度圖像構(gòu)建3D虛擬作業(yè)場景并送顯示器顯示，作業(yè)人員通過3D虛擬作業(yè)場景監(jiān)控操作過程，通過主操作手控制機(jī)械臂的動(dòng)作，以完成帶電作業(yè)。在此過程中，作業(yè)人員改變主操作手姿態(tài)后，主操作手中各關(guān)節(jié)的光電編碼器采集各關(guān)節(jié)角度，各主操作手的微型控制器通過串口將各關(guān)節(jié)的角度數(shù)據(jù)發(fā)送給第二工控機(jī)。第二工控機(jī)將主操作手各關(guān)節(jié)的角度數(shù)據(jù)作為機(jī)械臂各關(guān)節(jié)角度的期望值發(fā)送給第一工控機(jī)，第一工控機(jī)根據(jù)角度期望值通過伺服電機(jī)控制機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，已完成帶電作業(yè)。

如果選擇自主作業(yè)，則由第二工控機(jī)根據(jù)數(shù)目圖像和深度圖像計(jì)算獲取作業(yè)對(duì)象和機(jī)械臂之間的相對(duì)位置關(guān)系，第三工控機(jī)依據(jù)相對(duì)位置關(guān)系和作業(yè)任務(wù)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作序列進(jìn)行機(jī)械臂空間路徑規(guī)劃，并將空間路徑發(fā)送給第一工控機(jī)，第一工控機(jī)解算出機(jī)械臂各關(guān)節(jié)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度數(shù)據(jù)作為機(jī)械臂各關(guān)節(jié)角度的期望值，通過伺服電機(jī)控制機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，已完成帶電作業(yè)。

作為一種實(shí)施方式，機(jī)器人平臺(tái)4與控制室2之間的數(shù)據(jù)傳輸通過光纖有線傳輸，或者使用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。機(jī)器人平臺(tái)4上的通信模塊是光纖收發(fā)器，光纖收發(fā)器用于實(shí)現(xiàn)光纖中的光信號(hào)與雙絞線中的電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，從而在通信上實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺(tái)4與控制室2的電氣隔離?？刂剖?中的通信模塊是光纖收發(fā)器，光纖收發(fā)器用于實(shí)現(xiàn)光纖中的光信號(hào)與雙絞線中的電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，從而在通信上實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺(tái)4與控制室2的電氣隔離。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)如下：

絕緣斗臂車1上設(shè)置有主控柜20，機(jī)器人平臺(tái)4上設(shè)置有從控柜40。其中，主操作手的輸出接主控柜20輸入，主控制柜20的輸出接顯示器21的輸入。主控柜20包括第二工控機(jī)26、第三工控機(jī)23、主控柜光交換機(jī)27和主控柜無線網(wǎng)橋28。

第二工控機(jī)26接收并處理多個(gè)攝像頭通過光纖傳輸來的圖像，并將處理結(jié)果發(fā)送給第三工控機(jī)23。在遙操作工作方式，第二工控機(jī)26下讀取主操作手22的控制信號(hào)并通過無線網(wǎng)橋28傳輸?shù)綇目毓?0中的第一工控機(jī)。在自主作業(yè)中，第三工控機(jī)23接收第二工控機(jī)23圖像處理得到的信息，結(jié)合要執(zhí)行的動(dòng)作序列，完成笛卡爾空間路徑規(guī)劃和關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，并將控制信息傳輸?shù)綇目毓?0。

從控柜40包括第一工控機(jī)52、穩(wěn)壓電源53、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器55、運(yùn)動(dòng)控制器54、從控柜光交換機(jī)50和從控柜無線網(wǎng)橋51。穩(wěn)壓電源53分別給第一工控機(jī)52、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器55、運(yùn)動(dòng)控制器54、光交換機(jī)50和無線網(wǎng)橋51供電。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器55接收運(yùn)動(dòng)控制器54的控制信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。運(yùn)動(dòng)控制器54與第一工控機(jī)52相連，接收第一工控機(jī)52發(fā)來關(guān)節(jié)位置控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成電機(jī)控制信號(hào)發(fā)送給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器55。

所述帶電作業(yè)機(jī)器人通信系統(tǒng)由多路圖像傳輸子系統(tǒng)、指令\數(shù)據(jù)光纖傳輸子系統(tǒng)和指令\數(shù)據(jù)無線冗余子系統(tǒng)三部分組成。

所述多路圖像傳輸子系統(tǒng)，包括雙機(jī)械臂上的兩組雙目攝像頭45和全景攝像頭41共計(jì)5只攝像頭，主控柜光交換機(jī)27、從控柜光交換機(jī)50和第三工控機(jī)23。兩組雙目攝像頭45和全景攝像頭41共計(jì)5只攝像頭都采用以太網(wǎng)口傳輸所拍攝到的圖像，5只攝像頭引出5條網(wǎng)線接在從控柜光交換機(jī)50的5個(gè)雙絞線以太網(wǎng)口上。所述從控柜光交換機(jī)50采用千兆工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)，其單個(gè)端口的傳輸帶寬為1Gbps。由于所述攝像頭均為機(jī)器視覺相機(jī)，其傳輸數(shù)據(jù)量較大，只用一條傳輸通道無法傳輸全部的圖像數(shù)據(jù)，因此多路圖像傳輸子系統(tǒng)劃分了多個(gè)VLAN、采用多條傳輸通道來傳輸圖像數(shù)據(jù)。每組雙目攝像頭45的兩只攝像頭所接端口被劃分為同一個(gè)VLAN，分別為VLAN2和VLAN3。全景相機(jī)所接端口被劃分VLAN4。從控柜光交換機(jī)50通過3個(gè)光口與主控柜光交換機(jī)27相連，這三個(gè)端口分別被劃分在VLAN2、VLAN3和VLAN4中。類似地，主控柜光交換機(jī)27通過3個(gè)光口與從控柜光交換機(jī)50相連，這三個(gè)端口分別被劃分在VLAN2、VLAN3和VLAN4中。主控柜光交換機(jī)27通過3個(gè)雙絞線以太網(wǎng)口與第三工控機(jī)23相連，這三個(gè)端口分別被劃分在VLAN2、VLAN3和VLAN4中。第三工控機(jī)23外擴(kuò)多個(gè)以太網(wǎng)卡，不同VLAN發(fā)送來的數(shù)據(jù)可以由不同的網(wǎng)卡采集并發(fā)送給第三工控機(jī)23的不同的進(jìn)程處理。

所述指令\數(shù)據(jù)光纖傳輸子系統(tǒng)，包括第一工控機(jī)52、主控柜光交換機(jī)27、從控柜光交換機(jī)50和第二工控機(jī)26。第一工控機(jī)52將采集到的雙機(jī)械臂位姿信息和實(shí)時(shí)控制參數(shù)通過網(wǎng)口傳輸?shù)綇目毓窆饨粨Q機(jī)50。從控柜光交換機(jī)50通過光口與主控柜光交換機(jī)27的光口相連，(圖像、電信號(hào)、光信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換)主控柜光交換機(jī)27通過雙絞線以太網(wǎng)口與第二工控機(jī)26相連。同樣地，第二工控機(jī)26將控制指令通過該鏈路傳輸?shù)降谝还た貦C(jī)52，即第二工控機(jī)26與第二工控機(jī)52通過該傳輸路徑傳輸數(shù)據(jù)。該條鏈路上的端口都被劃分到VLAN5中，以實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)與圖像數(shù)據(jù)的隔離，從而保證控制信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

所述指令\數(shù)據(jù)無線冗余子系統(tǒng)，是指令\數(shù)據(jù)光纖傳輸子系統(tǒng)的硬冗余，當(dāng)以太網(wǎng)通訊出現(xiàn)故障時(shí)，采用該子系統(tǒng)控制雙機(jī)械臂系統(tǒng)緊急停止。指令\數(shù)據(jù)無線冗余子系統(tǒng)包括第二工控機(jī)52、全景攝像頭41、從控柜無線網(wǎng)橋51、主控柜無線網(wǎng)橋28、和第二工控機(jī)26。當(dāng)以太網(wǎng)子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過從控柜無線網(wǎng)橋51將全景攝像頭41的圖像數(shù)據(jù)和第一工控機(jī)52實(shí)時(shí)控制信息發(fā)送給主控柜無線網(wǎng)橋28。主控柜無線網(wǎng)橋28將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給第二工控機(jī)26。同樣地，第二工控機(jī)通過該鏈路發(fā)送控制指令給第一工控機(jī)，即第二工控機(jī)26與第一工控機(jī)52通過該傳輸路徑傳輸數(shù)據(jù)。