【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械设备，具体地，涉及一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法及系统。
技术介绍
1、随着科技在电力生产过程中的应用，为了保证电力作业人员的安全，大量的带电作业逐渐由人工转变为带电作业机器人进行完成，而在配网带电作业机器人拆装线夹作业过程中，机器人操作流程主要有抓取导线和拆装线夹。
2、当前，机器人拆装线夹主要依赖于人工观察，不断调整机械臂末端的操作工具与目标线夹之间的位置，通过手动操控机械臂完成线夹的拆装任务。
3、通过人工调整机械臂的方法依赖于工作人员对所述线夹的位置判断，在实际的调控过程中，工作人员对线夹的感知精度无法达到厘米级，不能够满足国网作业对线缆进行操作时的要求精度，进一步的，当在高空中执行所述线夹的拆装任务时，还需保证工作人员的安全，无法满足带电作业的安全需求。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法及系统，用于自动化执行线夹的拆装作业，提高拆装的效率及精准度。
2、为了实现上述目的，本专利技术公开了一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，包括：
3、获取所采集的目标作业位置的第一彩色图像及第一点云数据，并对所述第一彩色图像进行图像分割，得到掩码图像；
4、从所述第一点云数据中截取作业导线对应的第二点云数据，并对所述掩码图像进行轮廓提取，获得所述目标作业位置中每一个线夹分别对应的第一轮廓；其中，所述作业导线由第一彩色图像及第一点云数据
5、计算所述第二点云数据对应的方向向量及每一个所述第一轮廓对应的边界框的几何信息；
6、根据所述方向向量对所述第二点云数据进行姿态估计，得到所述作业导线对应的第一位姿信息，并根据所述几何信息对所述第一彩色图像进行截取，得到每一线夹对应的第二彩色图像；
7、对所述第二彩色图像进行姿态估计，得到每一线夹对应的第二位姿信息；
8、根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息生成所述机械臂的动作规划，以控制所述机械臂根据所述动作规划执行导线的抓取操作和所述线夹的拆装操作。
9、本专利技术公开的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，首先获取执行作业的位置对应的第一彩色图像及第一点云数据，根据所述图像及点云数据确定作业导线和作业线夹，实现线夹与导线的自动感知，接着从所述第一点云数据中截取作业导线对应的第二点云数据，以便于计算所述点云数据中的方向向量，进而结合所述方向向量和所述点云数据进行导线的位姿拟合，便于根据所述导线的位姿控制机械臂实现导线的抓取操作。进一步的，在进行所述导线的位姿感知的同时，对所述第一彩色图像进行图像分割，以使提取当前图像中包含的多个线夹组成的掩码图像，进而通过对所述掩码图像进行轮廓的提取，可提取每一个线夹在所述图像中的区域，进而根据所述区域对彩色图像进行分割，获得仅包含单个线夹在内的彩色图像，进而再对所述彩色图像进行姿态估计，即可获得每个线夹对应的位姿信息，进而根据所述线夹的位姿控制机械臂实现线夹的拆装操作，实现线夹的自动化感知。
10、作为优选例子，所述获取所采集的目标作业位置的第一彩色图像及第一点云数据，并对所述第一彩色图像进行图像分割，得到掩码图像，包括：
11、通过对比所述第一彩色图像及所述第一点云数据，确定所述作业导线的位置；
12、根据所述位置从所述第一点云数据中选取导线点，并获取所述导线点对应的三维坐标，并以所述三维坐标为中心，根据预设的点云框尺寸信息生成所述作业导线对应的点云框；其中，所述点云框包括点云框中心点和点云框的长宽高；
13、通过预设的深度学习算法对所述第一彩色图像进行图像分割，生成所述掩码图像。
14、本专利技术通过比较所述彩色图像及点云数据首先确定作业导线，以使抓取所述作业导线保证线夹拆装任务的稳定，进一步的，生成点云框截取所述作业导线的点云数据，便于后续完成对导线的位姿感知，进一步的，对所述彩色图像进行分割，以仅提取所述彩色图像中包括的线夹对应的掩码图像，便于后续进行线夹的位姿感知。
15、作为优选例子，所述从所述第一点云数据中截取作业导线对应的第二点云数据，并对所述掩码图像进行轮廓提取，获得所述目标作业位置中每一个线夹分别对应的第一轮廓，包括：
16、从所述第一点云数据中截取所述点云框内的第二点云数据；
17、获取每一个所述第一轮廓形成的轮廓区域，并根据所述轮廓区域的大小对每一个所述第一轮廓进行编号。
18、本专利技术截取点云框的点云数据，以使计算导线的位姿，同时获得所述第一轮廓形成的轮廓区域，以使根据所述轮廓区域的大小，结合相机投影“近大远小”的原理对所述轮廓进行编号，简单清楚的表示所述线夹与所述机械臂的位置关系，便于进行作业线夹的选择。
19、作为优选例子，所述计算所述第二点云数据对应的方向向量及每一个所述第一轮廓对应的边界框的几何信息，包括：
20、根据所述第二点云数据，通过预设的主成分分析算法拟合直线的方向向量；
21、计算每一个所述第一轮廓的外接圆，并获得所述外接圆对应的圆心和半径。
22、本专利技术通过计算点云数据的方向向量，以使根据所述方向向量结合点云数据提高导线位姿感知的精准度，同时计算每一个轮廓对应的外接圆，以使保证图像截取后包括的线夹的完整度，进而提高线夹位姿感知的精准度。
23、作为优选例子，所述根据所述几何信息对所述第一彩色图像进行截取，得到每一线夹对应的第二彩色图像，包括：
24、获取作业线夹的编号，并根据所述编号搜索所述作业线夹对应的外接圆；
25、根据所述作业线夹对应的外接圆的圆心和半径对所述第一彩色图像进行截取，生成所述作业线夹对应的第二彩色图像。
26、本专利技术利用编号呈现线夹与机械臂的位置关系，同时利用作业线夹的编号查询到所述作业线夹在所述第一彩色图像中的区域，进而根据所述区域对所述彩色图像进行截取，便于后续进行位姿的感知，提高位姿的精准度。
27、作为优选例子，所述对所述第二彩色图像进行姿态估计，得到每一线夹对应的第二位姿信息，包括：
28、通过预设的深度学习算法对所述第二彩色图像进行处理，获取所述作业线夹对应的旋转角度和平移信息；
29、根据所述旋转角度和平移信息，结合预构建的线夹3d模型，计算所述作业线夹对应的第二位姿信息。
30、本专利技术结合所述图像及预构建的3d模型实现线夹位姿的自动感知，进而根据所述感知到的位姿信息实现自动化执行线夹拆装任务。
31、另一方面，本专利技术公开了一种用于执行线夹拆装任务的机械臂控制系统，包括相机组件、边缘计算模块、交互终端及主控机；
32、所述相机组件与所述边缘计算模块信号连接，用于采集目标作业位置对应的第一彩色图像及第一点云数据，并将所述第一彩色图像及所述第一点云数据发送至所述边缘计算模块，以使所述边缘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，所述获取所采集的目标作业位置的第一彩色图像及第一点云数据，并对所述第一彩色图像进行图像分割，得到掩码图像，包括：
3.根据权利要求2所述的的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，所述从所述第一点云数据中截取作业导线对应的第二点云数据，并对所述掩码图像进行轮廓提取，获得所述目标作业位置中每一个线夹分别对应的第一轮廓，包括：
4.根据权利要求1所述的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，所述计算所述第二点云数据对应的方向向量及每一个所述第一轮廓对应的边界框的几何信息，包括：
5.根据权利要求4所述的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，所述根据所述几何信息对所述第一彩色图像进行截取，得到每一线夹对应的第二彩色图像，包括：
6.根据权利要求5所述的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，所述对所述第二彩色图像进行姿态估计，得
7.一种用于执行线夹拆装任务的机械臂控制系统，其特征在于，包括相机组件、边缘计算模块、交互终端及主控机；
8.根据权利要求7所述的一种用于执行线夹拆装任务的机械臂控制系统，其特征在于，所述交互终端通过对比所述第一彩色图像及所述第一点云数据，确定所述作业导线的位置；根据所述位置从所述第一点云数据中选取导线点，并获取所述导线点对应的三维坐标，并以所述三维坐标为中心，根据预设的点云框尺寸信息生成所述作业导线对应的点云框并将所述点云框发送至所述边缘计算模块；其中，所述点云框包括点云框中心点和点云框的长宽高。
9.根据权利要求8所述的一种用于执行线夹拆装任务的机械臂控制系统，其特征在于，所述边缘计算模块还包括导线位姿感知单元、图像处理单元及线夹位姿感知单元；
10.根据权利要求7所述的一种用于执行线夹拆装任务的机械臂控制系统，其特征在于，所述相机组件包括深度相机；通过所述深度相机采集所述第一彩色图像及第一点云数据。
...【技术特征摘要】
1.一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，所述获取所采集的目标作业位置的第一彩色图像及第一点云数据，并对所述第一彩色图像进行图像分割，得到掩码图像，包括：
3.根据权利要求2所述的的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，所述从所述第一点云数据中截取作业导线对应的第二点云数据，并对所述掩码图像进行轮廓提取，获得所述目标作业位置中每一个线夹分别对应的第一轮廓，包括：
4.根据权利要求1所述的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，所述计算所述第二点云数据对应的方向向量及每一个所述第一轮廓对应的边界框的几何信息，包括：
5.根据权利要求4所述的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特征在于，所述根据所述几何信息对所述第一彩色图像进行截取，得到每一线夹对应的第二彩色图像，包括：
6.根据权利要求5所述的一种用于执行线夹拆装作业的机械臂控制方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎佩馨，郑培文，陈禹明，张晓晔，陈皓，
申请(专利权)人：南方电网电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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