[发明专利]一种基于脑机控制的爬壁打磨装置及其控制方法

说明书

一种基于脑机控制的爬壁打磨装置及其控制方法，其中装置包括激光雷达、爬壁打磨机器人、虚拟现实设备、控制器和通讯模块；激光雷达对待打磨设备的外形进行三维重建以生成三维地图；爬壁打磨机器人在待打磨设备的壁面上进行爬行及打磨，采集并反馈实时打磨数据及图像信息，以及根据三维地图生成爬行及打磨轨迹；虚拟现实设备用于显示由爬壁打磨机器人回传的实时打磨数据及图像信息；非侵入式脑机穿戴设备用于采集电波信号并生成脑电信号；控制器用于根据非侵入式脑机穿戴设备产生的脑电信号对爬壁打磨机器人的爬行及打磨轨迹进行调整。本发明杜绝了打磨过程中产生的粉尘对工作人员的健康危害，大大提高了风电叶片打磨的精度和局部细节的处理效果。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种基于脑机控制的爬壁打磨装置及其控制方法。

背景技术

作为风力发电机组的关键核心部件之一，风电叶片在能源行业有着广泛应用，其制造水 平代表着国家制造业的核心竞争力。风电叶片大多采用玻璃纤维增强聚醋树脂、玻璃纤维增 强环氧树脂以及涂料等难以加工的复合材料，且设计为复杂的三维扭曲曲面，其主要经过阳 模-翻阴模-铺层-加热固化-脱模-打磨表面-喷漆等加工工艺，存在制造周期长、难度大的缺陷。 而且，风电叶片在脱模完成后，其型面及叶根处均需要打磨，但由于风电叶片尺寸很大且外 形曲面复杂多变，迄今为止其表面打磨加工尚未实现全程自动化。

目前，我国风电叶片生产骨干企业对风电叶片表面打磨的工序主要以手工打磨的方式为 主。这种操作过程复杂，具有人工定位随机性大、叶片去除余量和打磨位置难以精确控制、 叶尖区域打磨易回弹等特点，而且人工打磨存在生产效率低(需配置多名员工连续作业、人 工劳动强度大)、工作环境恶劣(粉尘危害严重，需佩戴防毒面罩作业)、操作稳定性差(打磨 效果易受员工状态、情绪、熟练程度等的影响)、成本费用高(人工成本、劳保用品、员工体 检等)等问题，从而对风电叶片高效智能自动化加工方式提出了迫切需求。

为此，通过机器人实现全自动打磨成为了众多学者专家近几年研究的热点，目前在市场 上得到应用的主要有AGV式打磨装置和非AGV打磨装置两种，前者多采用麦克纳姆轮技术， 搭载激光自动导航系统，通过移动机器人配合打磨机器人系统，根据系统指令配合打磨机器 人对叶片进行自动打磨，其优势在于运作灵活，打磨面积较大，设备成本低，缺点在于打磨 精度不高，曲面局部细节处理不好；后者多为协作打磨，通过动龙门/竖直水平运动联立多个 工业机器人对叶片进行打磨，设备成本十分高昂，同样存在局部细节处理不好的问题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种基于脑机控制的爬壁打磨装置及其控制方法，以解决现有用 于风机叶片打磨的机器人，不仅成本高，而且打磨精度不高，局部处理不到位的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于脑机控制的爬壁打磨装置，包括：

激光雷达，用于对待打磨设备的外形进行三维重建以生成三维地图；

爬壁打磨机器人，用于在待打磨设备的壁面上进行爬行及打磨，采集并反馈实时打磨数 据及图像信息，以及根据三维地图生成爬行及打磨轨迹，所述激光雷达设置在爬壁打磨机器 人上；

虚拟现实设备，佩戴于操作者的头上，用于显示由爬壁打磨机器人回传的实时打磨数据 及图像信息；

非侵入式脑机穿戴设备，佩戴并紧贴在操作者的头皮上，用于采集电波信号并生成脑电 信号；

控制器，与爬壁打磨机器人、虚拟现实设备和非侵入式脑机穿戴设备通讯连接，将爬壁 打磨机器人回传的实时打磨数据及图像信息进行编译处理后传输给虚拟现实设备，并将非侵 入式脑机穿戴设备生成的脑电信号进行控制器处理后生成指令信号，以使爬壁打磨机器人在 指令信号的控制下对爬行及打磨轨迹进行调整；以及

两个无线通讯模块，分别设置在控制器和爬壁打磨机器人上，以实现控制器和爬壁打磨 机器人之间的双向数据通讯。