基于任务流的带电作业机器人智能控制系统

【24】?第35卷?第12期?

2013-12(上)

收稿日期：2013-08-03

基金项目：国家863计划项目：面向电力带电抢修作业机器人研究开发与应用（2012AA041506）作者简介：鲁守银（1968 -），男，山东济宁人，教授，博士后，主要从事智能机器人研究工作。基于任务流的带电作业机器人智能控制系统

Live working robot intelligent control system based on task-flow

鲁守银，刘珍娜，刘金存

Lu Shou-yin, Liu Zhen-na, Liu Jin-cun

（山东建筑大学 信息与电气工程学院，济南 250101）

摘 要：以面向电力带电抢修作业机器人为背景，设计了可有效提高带电作业效率的智能控制系统。采

用任务流的方法分析了实际带电作业过程中各个技术环节和繁杂作业步骤，表达了任务流程之间的联系和先后关系，介绍了机器人和智能控制系统各部分组成的功能结构特点，在地面操作室里远程操控机械臂完成了断线、接线及更换跌落开关等常规带电作业任务。

关键词：任务流；带电作业机器人；人机交互；任务流程中图分类号：TP242.6 文献标识码：A?文章编号：1009-0134(2013)12(上)-0024-04Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2013.12(上).08

0 引言

高压带电作业机器人是一种特种作业机器人，它能够代替人工从事带电作业，将工作人员从危险、繁重和精神紧张的工作中解放出来，同时可以带来巨大的经济效益和社会效益[1]。

目前国外的高压带电作业机器人大都采用遥操作方式，即操作人员在移动车体的操作室内，利用遥操作设备实现远端机器人系统的遥控。国内在带电作业机器人的研究上起步晚，在遥操作方式的应用研究上还处在初级阶段，还有很多问题需要解决。这种作业方式虽然能够将人从高空、高压的环境中彻底解脱出来，提高了操作人员在作业过程中的舒适性。然而操作人员在操作室内无法直接观看高空中机器人工作进行的情况而且所需完成的一些配电线路检修作业任务步骤繁多、流程复杂和增加了操作的难度。要想提高机器人系统的工作效率和准确度，需要对机器人系统人机交互的智能性提出更高要求。 因此采用任务流的方法对带电作业机器人任务流程进行合理的规划和设计是很有必要的[2]。

任务流的作用是将复杂的任务流程分解成若干层子任务域，每一层任务域包含有可独立运行或被控制的若干子任务。带电作业机器人在执行

复杂作业任务的过程中，操作人员为直接的任务分派者，配电线路或柱上设备为系统中的作业对象，通过监控系统和机器人系统状态信息反馈可观察每一项子任务完成状态，确认无误后继续下一项子任务[3,4]。

因此将任务流的思想运用到机器人控制系统中，操作人员可通过人机接口在操作室内清楚的了解正在运行的作业任务完成状况，使得操作人员的任务分派和任务的完成状态最大程度地人性化和自动化，从而有效的提高了人机交互的智能性。

1 作业任务分析

本文所研究的带电作业机器人适用的电压等级是10KV及以下，其主要完成的作业任务为带电断、接线和更换绝缘子。

传统的人工带电作业，为保证作业的有序开展，根据设备结构、使用工器具类型和习惯性安全操作方法都编制有规范的作业流程。同样利用机器人代替人工完成作业任务时，每项任务都有一系列的步骤子程序也称子任务程序，根据专家的经验定义好步骤名称，列出任务清单。操作者可以决定每一步骤如何执行，有些步骤控制系统在程序中事先定义好则可自动完成，对于系统不

能自动识别的任务则需要操作者通过主手在监控