[发明专利]带电抢修机器人位置反馈主手系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种机器人控制技术，尤其是一种带电抢修机器人位置反馈主手系统。

背景技术：

我国社会经济不断发展、人民生活质量不断提高，配电网络要实现不间断输电，就必须开展带电作业。人工带电作业有其困难与局限性，因此研制具有更强的安全性和适应性的高压带电作业机器人，克服人工带电作业的困难和局限性，代替人工进行带电作业非常必要，而且符合时代的要求。为了提高带电作业的自动化水平和安全性，减轻操作人员的劳动强度和强电磁场对操作人员的人身威胁，从80年代起许多国家都先后开展了带电作业机器人的研究，如日本、西班牙、美国、加拿大、法国等国家先后开展了对带电作业机器人的研究。

国内山东电力研究院进行了三代高压带电作业机器人的研究：

①第一代高压带电作业机器人，采用两台MOTOMAN机械臂，操作人员进行作业时通过键盘控制机械臂运动，由于控制系统不开放，不能实现主从控制。操作不方便。

②第二代高压带电作业机器人，采用两台自主研发的电机机械臂，控制系统采用主从控制方式。操作人员进行作业时通过主手和键盘控制机械臂运动，实现了机器人系统的主从/自主控制。但由于自身重量大，不能适合绝缘斗臂车作业要求。

③第三代高压带电作业机器人——山西长治高压带电作业机器人项目，采用两个液压不带力反馈型机械臂，自重轻，持重大。可以完成带电断线、带电接线、带电更换绝缘子等作业内容，实现带电作业机器人现场应用。但由于没有感知能力，不能完成精细复杂的工作。

高压带电作业机器人经过前三代样机的研究，已形成常规带电作业的能力，并投入现场应用。但是机械臂无力反馈功能，操作者无法感知作业环境，机器人的作业内容与作业效率受到很大限制。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种带电抢修机器人位置反馈主手系统，此带电抢修机器人位置反馈主手系统采用位置、力伺服双闭环控制方式，并通过无线将高压电场与人隔离，控制精度高、实时性好、性能稳定可靠、操作更加方便，满足高压带电机器人作业任务的要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带电抢修机器人位置反馈主手系统，它包括手持终端、主手控制器以及机械臂控制器；手持终端包括微处理器I，它分别与液晶模块、键盘连接；所述主手控制器采用嵌入式微处理器II和微处理器III，所述微处理器II通过串口与微处理器I连接，通过双口RAM与微处理器III连接，微处理器II还与A/D转换器I、无线模块I相连，A/D转换器I与机械臂的主手的电位器连接，无线模块I与无线模块II通信，无线模块II与机械臂控制器连接；微处理器III与运动控制器连接，运动控制器与马达驱动器连接，马达驱动器驱动主手的力矩马达。

所述的机械臂采用的是美国kraft Telerobotics公司生产的液压机械臂，且在市面上已有销售，在此就不详细说明了。

所述的电位器和力矩马达安装在机械臂主手的每个关节处，实现主手的腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、腕部俯仰和腕部摇摆。

远端从手的静态或动态的力，通过这些力矩马达反映到主手，在初始上电时，这些力矩马达自动地设置主手。

所述微处理器II通过MAX3232I、II、III三芯片分别与串口、无线模块I以及A/D转换器I连接，串口与微处理器I连接；

微处理器III与运动控制器连接，运动控制器包括运动控制芯片I、II，两运动控制芯片I、II分别与各自的16M有源晶振连接，运动控制芯片I与四个主手马达驱动器接口连接，运动控制芯片II与两个主手马达驱动器接口连接，每个驱动器接口分别接收正、负脉冲。

所述微处理器I还与稳压芯片I、II连接；微处理器I通过MAX3232IV与串口连接，通过逻辑电平转换器分别与液晶模块和键盘管理模块连接，键盘管理模块与键盘连接。

所述微处理器I、微处理器II和微处理器III均采用TMS320F28335芯片，具有浮点处理功能；所述A/D转换器I采用MAX1312芯片，同时采集8路模拟量，采集范围-10V～+10V，12位精度。

所述马达控制器采用MCX314控制芯片。可同时控制多轴，内部具有直线加/减速驱动、抛物线加/减速驱动、加减速度设定、最高速度设定等功能。

所述力矩马达采用步进式力矩马达，转矩范围0.061-0.123N.m，堵转电流0.3A，转矩灵敏度0.028N.m；所述各电位器采用5KΩ的360度旋转电位器，传感器精度1‰，输出信号-10V～+10V。