工器具切换装置及方法与流程

1.本技术涉及机械臂技术领域，特别是涉及一种工器具切换装置及方法。


背景技术：

2.随着我国基本建设的接连落成，社会运行对带电作业的需求日益增加，而带电作业的劳动强度大、高空作业安全风险高、带电作业环境复杂等问题为操作人员带来极大的安全风险。如今，带电作业机器人的开发与应用，使操作人员的带电作业条件得到改善，操作人员通过带电作业机器人进行高空作业，可以避免其直接靠近带电体，提高作业安全性。
3.然而，目前的带电作业机器人抓取和脱卸工器具的效率低、速度慢。当选定某一工器具时，带电作业机器人往往通过自主定位和双臂规划路径等步骤实现工器具的抓取和脱卸。在实际操作中，受定位准确度、机器人主控系统稳定性、现场作业环境等多种不确定因素的影响，机械臂抓取工器具的准确度低，耗费时间长，仅靠带电作业机器人的自动计算完成工器具切换的成功率低，往往需要人工进行调整才可完成工器具的抓取和脱卸，且机械臂复杂多变的运动轨迹也可能导致其与周围环境或线路、设备的碰撞风险。
4.由此可见，目前带电作业机器人的工器具切换仍存在切换效率低、耗时长和计算成本高的问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高切换效率、减少耗时和降低计算成本的工器具切换装置及方法。
6.第一个方面，本实施例提供了一种工器具切换装置，应用于带电作业机器人，所述工器具切换装置包括绝缘斗、传送组件和第一控制组件，其中：
7.所述传送组件包括传送带和传送带驱动机构，所述传送带设置于所述绝缘斗的斗内或外围，所述传送带驱动机构设置于所述绝缘斗内，并与所述第一控制组件电连接；所述传送组件通过固定卡座固定有至少两个工器具；
8.所述第一控制组件用于接收用户发送的切换指令，并基于所述切换指令，向所述传送带驱动机构发送驱动指令控制所述传送带驱动机构运行，以使目标工器具移动至目标位置。
9.在其中一个实施例中，所述传送带设置于所述绝缘斗外围，所述工器具切换装置包括限位组件；
10.所述限位组件包括：限位机构以及限位驱动机构；所述绝缘斗在所述传送带的上方设置有通孔；所述限位机构以及限位驱动机构设置于所述绝缘斗内，并与所述第一控制组件电连接；
11.所述第一控制组件，还用于当所述目标工器具移动至目标位置后，向所述限位驱动机构发送限位指令，控制所述限位驱动机构运行，以使所述限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。
12.在其中一个实施例中，所述工器具上设置有激光发射器；所述绝缘斗对应于所述目标位置的区域设置有激光接收器，所述激光接收器与所述第一控制组件电连接；
13.所述第一控制组件，还用于基于所述激光接收器的输出信号，向所述传送带驱动机构发送驱动指令控制所述传送带驱动机构停止运行；以及向所述限位驱动机构发送限位指令，控制所述限位驱动机构运行，以使所述限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。
14.在其中一个实施例中，所述工器具上还设置有通讯组件和第二控制组件；所述第二控制组件分别与通讯组件以及激光发射器连接；
15.所述通讯组件用于接收用户发送的所述切换指令，并将所述切换指令发送至所述第二控制组件；
16.所述第二控制组件，用于基于所述切换指令向所述激光发射器发送运行指令，以使所述激光发射器产生激光束。
17.在其中一个实施例中，所述工器具切换装置还包括图像传感器，所述图像传感器与所述第一控制组件电连接，用于采集作业区域的实时图像。
18.第二个方面，本实施例提供了一种工器具切换方法，应用于带电作业机器人，所述带电作业机器人包括：如上述的工器具切换装置以及机械臂，所述工器具切换方法包括：
19.获取用户发送的切换指令；
20.基于所述切换指令生成驱动指令，将所述驱动指令发送至传送带驱动机构控制所述传送带驱动机构运行，以使目标工器具移动至目标位置；
21.获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果；若所述目标工器具到达目标位置，则发送抓取指令控制机械臂运动至所述目标位置抓取所述目标工器具。
22.在其中一个实施例中，所述获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果之后还包括：
23.发送限位指令控制限位驱动机构运行，以使限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。
24.在其中一个实施例中，所述获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果包括：
25.获取所述目标工器具的当前位置；
26.基于所述当前位置与所述目标位置的路径计算所述传送带驱动机构的运行时长；
27.基于当前时间与所述驱动指令发送时间的差值以及所述运行时长生成所述判断结果。
28.在其中一个实施例中，所述获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果包括：
29.获取激光接收器的输出信号；
30.基于所述输出信号判断所述目标工器具是否到达所述目标位置。
31.在其中一个实施例中，所述基于所述切换指令生成驱动指令之前还包括：
32.获取所述机械臂的夹持状态；
33.基于所述夹持状态判断所述机械臂是否夹持有工器具；
34.若所述机械臂夹持有工器具，则发送恢复指令控制所述机械臂运动至所述目标位置放置所述工器具。
35.上述工器具切换装置及方法，通过传送组件对工器具进行传输，使目标工器具移
动至指定位置，可以使机械臂无需进行多余的运动轨迹计算，即可依照预设的运动轨迹到达指定位置对工器具进行抓取，相比于工器具的位置不固定、需要对工器具所在场景进行三维建模并规划运动轨迹而言，可以减少机械臂运动轨迹的计算成本，提高机械臂抓取目标工器具的准确度，达到提高切换效率和减少切换耗时的效果。
附图说明
36.图1为一个实施例中工器具切换装置的结构示意图；
37.图2为一个实施例中工器具切换方法的流程示意图。
具体实施方式
38.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
39.如图1所示，在一个实施例中，提供了一种工器具切换装置，应用于带电作业机器人，所述工器具切换装置包括绝缘斗1、传送组件和第一控制组件，其中：
40.所述传送组件包括传送带2和传送带驱动机构，所述传送带2设置于所述绝缘斗1的斗内或外围，所述传送带驱动机构设置于所述绝缘斗1内，并与所述第一控制组件电连接；所述传送组件通过固定卡座41固定有至少两个工器具4；
41.所述第一控制组件用于接收用户发送的切换指令，并基于所述切换指令，向所述传送带驱动机构发送驱动指令控制所述传送带驱动机构运行，以使目标工器具4移动至目标位置。
42.其中，绝缘斗1可以是由绝缘材料制成的槽体，其槽体的形状可以是立方的，也可以是其他可对组件进行固定的槽体形状。绝缘斗1可以是安装于绝缘斗臂车上，并通过伸缩臂12与绝缘斗臂车相连接。传送组件是指用于对工器具进行传送的组件，包括传送带驱动机构和传送带2，传送带驱动机构设置于绝缘斗内，可以是通过气动、电动或者其他能源对传送带2进行驱动。传送带驱动机构与第一控制组件电连接，并接收来自第一控制组件的相关控制指令，其中，相关控制指令可以包括驱动指令。
43.传送带2设置于绝缘斗1的斗内或外围，其中，传送带2可以是环形的，用以实现工器具4的循环传送。工器具4通过固定卡座41固定，其中，固定卡座41与传送组件连接，可以是与传送带连接。固定卡座41可以是固定于传送带的上方，也可以是固定于传送带朝内或朝外一侧。
44.可以理解的是，当传送带2设置于绝缘斗1的斗内时，工器具4可以是通过固定组件41固定于传送带2朝内一侧，即传送带2朝向中心一侧，也可以是固定于传送带2朝外的一侧，即传送带2与绝缘斗1的内壁之间，还可以是固定于传送带2的上方；当传送带2设置于绝缘斗1的外围时，工器具4可以是通过固定组件41固定于传送带2的朝内一侧，即传送带2与绝缘斗1的外壁之间，也可以是固定于传送带2朝外的一侧，还可以是固定于传送带2的上方。进一步的，当传送带2设置于绝缘斗1的外围时，传送带驱动机构可以是通过活动连接件与传送带2活动连接，以实现传送带2的驱动。
45.第一控制组件用于接收用户的切换指令，可以通过有线或无线的方式获取该切换
指令，切换指令可以包括目标工器具的信息，目标工器具的信息可以是目标工器具在传送带2上的位置编号，也可以是目标工器具本身的设备编码，还可以是其他用于标识工器具的信息，本文对此不作限定。在接收到切换指令后，第一控制组件基于所述切换指令，向所述传送带驱动机构发送驱动指令控制所述传送带驱动机构运行，以使目标工器具移动至目标位置。
46.目标位置可以是预先设置的工器具放置位置，目标工器具到达目标位置后，机械臂3可以基于预设的运动轨迹到达该目标位置，对目标工器具进行抓取，从而无需带电作业机器人对当前工器具所在场景进行三维建模并规划机械臂3的运动轨迹，可以减少计算所需的数据量和提高抓取准确率及效率。可以理解的是，机械臂3可以是设置于绝缘斗内，也可以是设置于高空作业的其他区域，本文对此不作限定。
47.本实施例提供的一种工器具切换装置，通过传送组件对工器具进行传输，使目标工器具移动至指定位置，可以使机械臂无需进行多余的运动轨迹计算，即可依照预设的运动轨迹到达指定位置对工器具进行抓取，相比于工器具的位置不固定、需要对工器具所在场景进行三维建模并规划运动轨迹而言，可以减少机械臂运动轨迹的计算成本，提高机械臂抓取目标工器具的准确度，达到提高切换效率和减少切换耗时的效果。
48.在其中一个实施例中，所述传送带2设置于所述绝缘斗1外围，所述工器具切换装置包括限位组件5；
49.所述限位组件5包括：限位机构以及限位驱动机构；所述绝缘斗1在所述传送带2的上方设置有通孔；所述限位机构以及限位驱动机构设置于所述绝缘斗1内，并与所述第一控制组件电连接；
50.所述第一控制组件，还用于当所述目标工器具移动至目标位置后，向所述限位驱动机构发送限位指令，控制所述限位驱动机构运行，以使所述限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。
51.可以理解的是，传送带驱动机构运行带动传送带2，使目标工器具到达目标位置时，目标工器具可能仅仅是到达了目标位置的误差范围内，但与目标位置还存在细微的距离，则需要通过限位组件5对目标工器具进行限位，机械臂3的抓取部件即可更准确地抓取目标工器具。
52.限位组件5包括限位机构以及限位驱动机构，其中，限位机构可以是卡扣等通过硬限位的方式对目标工器具进行固定的元件，限位驱动机构与第一控制组件电连接。第一控制组件在该目标工器具移动至目标位置后，向该限位驱动机构发送限位指令，控制限位驱动机构运行，以使限位机构将目标工器具固定至目标位置。绝缘斗1在传送带2的上方设置有通孔，以供限位组件伸出并将目标工器具进行固定。
53.此外，在通孔符合限位机构的运动条件的情况下，限位机构除了从通孔内伸出外，还可是通过上下移动的方式，即，可以是限位机构自上至下移动，将该目标工器具固定至目标位置。
54.可以理解的是，当传送带2设置于绝缘斗1的斗内时，工器具切换装置包括限位组件5，包括限位机构以及限位驱动机构，限位机构和限位驱动机构均设置于绝缘斗1内，并与第一控制组件电连接。第一控制组件还用于当所述目标工器具移动至目标位置后，向所述限位驱动机构发送限位指令，控制所述限位驱动机构运行，以使所述限位机构移动，将所述
目标工器具固定至所述目标位置。
55.本实施例提供的一种工器具切换装置，通过在目标位置设置限位组件，并将限位组件与第一控制组件电连接，可以实现在目标工器具到达目标位置的一定范围内时，通过限位组件对目标工器具进行精确固定，从而减少机械臂对准工器具进行抓取所需的时间，以及减少位置不匹配可能导致的零件损伤，达到提高机械臂抓取效率的效果。
56.在其中一个实施例中，所述工器具上设置有激光发射器；所述绝缘斗对应于所述目标位置的区域设置有激光接收器6，所述激光接收器6与所述第一控制组件电连接；
57.所述第一控制组件，还用于基于所述激光接收器的输出信号，向所述传送带驱动机构发送驱动指令控制所述传送带驱动机构停止运行；以及向所述限位驱动机构发送限位指令，控制所述限位驱动机构运行，以使所述限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。
58.其中，激光发射器设置于工器具上，可以是以嵌入方式安装与工器具内，也可以是将激光发射器设置在工器具外。激光接收器6设置于绝缘斗对应于目标位置的区域，该区域可以是设置在通孔内直接接收激光发射器的激光，也可以是在绝缘斗的斗壁上、以传输带传输方向在目标位置的法线区域，通过在该区域上设置激光接收器并接收激光发射器所发射的光信号，可以用于确定传送到目标位置的工器具是否为目标工器具。可以理解的是，工器具的激光发射器接收来自操作人员的控制信号，若该工器具为目标工器具，则激光发射器发射激光，若该工器具不是目标工器具，则激光发射器不发射激光。由此，若激光接收器接收到激光，则可以确定该工器具为目标工器具。
59.可以理解的是，除了上述激光接收器的设置区域外，还可以是以其他区域作为激光接收器的位置，凡是与工器具上激光发射器的发射方向相匹配、可以接收到该激光信号、并且激光信号的接收与目标工器具到达目标位置的结果一一对应的，均可以视为本技术的对应于目标位置的区域。
60.第一控制组件用于基于所述激光接收器的输出信号，向所述传送带驱动机构发送驱动指令控制所述传送带驱动机构停止运行；以及向所述限位驱动机构发送限位指令，控制所述限位驱动机构运行，以使所述限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。当传送组件和限位组件设置于绝缘斗内时，第一控制组件则是基于该输出信号发送驱动指令，以及向该限位驱动机构发送限位指令，控制该限位驱动机构运行，以使该限位机构移动并将目标工器具固定至目标位置。
61.本实施例提供的一种工器具切换装置，通过在工器具上设置有激光发射器，当操作人员发送切换指令时，工器具上仅有目标工器具的激光发射器发射激光信号，激光接收器在传送带运行的过程中接收激光信号，当接收到该激光信号时，代表目标工器具到达目标位置，从而可以在无需工器具位置、传送带驱动机构运行时间等的计算的情况下实现目标工器具的确定，大大减少了数据计算量，可以达到提高机械臂的工器具切换效率的效果。
62.在其中一个实施例中，所述工器具上还设置有通讯组件和第二控制组件；所述第二控制组件分别与通讯组件以及激光发射器连接；
63.所述通讯组件用于接收用户发送的所述切换指令，并将所述切换指令发送至所述第二控制组件；
64.所述第二控制组件，用于基于所述切换指令向所述激光发射器发送运行指令，以
使所述激光发射器产生激光束。
65.其中，通讯组件可以是无线通讯组件，以接收用于通过无线发送的切换指令，其中，切换指令可以是由用户直接发送的，也可以是由第一控制组件基于切换指令发送的；通讯组件还可以是有线通讯组件，例如可以为第二控制组件的输入接口，以接收通过有线方式发送的切换指令。
66.第二控制组件可以是设置于每个工器具上，从而使每个工器具都可以单独接收切换指令以产生激光束。
67.本实施例提供的一种工器具切换装置，通过通讯组件和第二控制组件，可以实现工器具基于切换指令的激光束发射。
68.在其中一个实施例中，所述工器具切换装置还包括图像传感器，所述图像传感器与所述第一控制组件电连接，用于采集作业区域的实时图像。
69.其中，图像传感器可以是设置于绝缘斗上，也可以是设置于机械臂上，还可以是设置于其他可以采集到作业区域实时图像的位置。图像传感器可以为ccd传感器，也可以是cmos传感器，还可以是其他可以将光像转换成电信号的传感器，本文对此不作限定。
70.本实施例提供的一种工器具切换装置，通过在工器具切换装置设置图像传感器，并将所采集的作业区域的实时图像发送至第一控制组件，可以实现获取作业区域的其他角度的实时图像，可以为带电作业机器人或操作人员提供更大的作业区域视角，从而提高带电作业机器人的易用性。
71.基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种工器具切换方法，该方法所提供的解决问题的实现方案与上述装置中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个工器具切换方法实施例中的具体限定可以参见上文中对于工器具切换装置的限定，在此不再赘述。
72.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种工器具切换方法，应用于带电作业机器人，所述带电作业机器人包括：如上述的工器具切换装置以及机械臂3，以该方法应用于上述工器具切换装置为例，所述工器具切换方法包括：
73.步骤s100，获取用户发送的切换指令。
74.其中，切换指令是指切换工器具的指令，切换指令可以包括目标工器具的信息，目标工器具的信息可以参见上文工器具切换装置中对于该信息的限定，本文对此不做赘述。
75.切换指令可以是用户通过其在用户一端的装置发出，示例性的，可以在用户一端设置遥控装置，并基于用户对遥控装置的按压实现切换指令的发送；切换指令还可以是通过带电作业机器人发出，可以理解的是，在带电作业的过程中，用户通过远程或无线操作带电作业机器人以实现作业，因此在工器具切换方法应用于带电作业机器人的场景下，可以由带电作业机器人基于用户的指令确定切换指令，并将该指令传送至工器具切换装置。
76.步骤s200，基于所述切换指令生成驱动指令，将所述驱动指令发送至传送带驱动机构控制所述传送带驱动机构运行，以使目标工器具移动至目标位置。
77.基于切换指令生成驱动指令，可以是基于切换指令生成传送带驱动机构可执行的指令，驱动指令可以是传送带驱动机构的启动指令，还可以是包括一定运行时长的运行指令。
78.步骤s300，获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果；若所述目标工器具到
达目标位置，则发送抓取指令控制机械臂运动至所述目标位置抓取所述目标工器具。
79.其中，获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果，可以是基于传送带运行机构的运行时长进行判断，确定目标工器具的理论位置是否到达目标位置，也可以是基于光信号识别，对目标工器具的位置与目标位置的匹配程度确定目标工器具是否到达目标位置，还可以是基于目标工器具对自身位置的自动检测所反馈的位置信息确定是否到达目标位置，还可以是其他获取目标工器具到达目标位置的判断结果的方式，本文此处不作限定。
80.当目标工器具到达目标位置，则发送抓取指令控制机械臂运动至目标位置抓取目标工器具，可以是针对机械臂预先设置移动至目标位置的轨迹运动方案，抓取指令可以是包括该轨迹运动方案的编号，也可以是包括该轨迹运动方案本身。抓取除了以夹取的方式之外，还可以是以卡扣等固定方式与工器具的连接件进行连接，并通过连接件控制工器具执行相关操作。
81.本实施例提供的一种工器具切换方法，通过获取用户发送的切换指令；基于所述切换指令生成驱动指令，将所述驱动指令发送至传送带驱动机构控制所述传送带驱动机构运行，以使目标工器具移动至目标位置；获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果；若所述目标工器具到达目标位置，则发送抓取指令控制机械臂运动至所述目标位置抓取所述目标工器具，可以使机械臂无需进行多余的运动轨迹计算，即可依照预设的运动轨迹到达指定位置对工器具进行抓取，相比于工器具的位置不固定、需要对工器具所在场景进行三维建模并规划运动轨迹而言，可以减少机械臂运动轨迹的计算成本，提高机械臂抓取目标工器具的准确度，达到提高切换效率和减少切换耗时的效果。
82.在其中一个实施例中，所述获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果之后还包括：
83.发送限位指令控制限位驱动机构运行，以使限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。
84.其中，限位指令即限位驱动机构的驱动指令，通过发送限位指令控制限位驱动机构运行，可以使限位机构移动并将目标工器具固定至目标位置，从而进一步使目标工器具的位置与目标位置更加匹配，提高机械臂抓取工器具的准确率和效率。
85.进一步的，当目标工器具未到达目标位置，但其当前位置仍属于限位机构的可调整范围内时，也可以基于判断结果发送限位指令，控制限位组件对目标工器具进行固定。
86.本实施例提供的一种工器具切换方法，通过在判断目标工器具是否到达目标位置之后发送限位指令控制限位驱动机构对目标工器具进行固定，可以实现目标工器具位置的进一步固定，达到提高机械臂抓取工器具的准确率和效率的效果。
87.在其中一个实施例中，所述获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果包括：
88.获取所述目标工器具的当前位置；
89.基于所述当前位置与所述目标位置的路径计算所述传送带驱动机构的运行时长；
90.基于当前时间与所述驱动指令发送时间的差值以及所述运行时长生成所述判断结果。
91.其中，目标工器具的当前位置可以是目标工器具在传送带2上的位置。基于当前位置与目标位置的路径计算传送带驱动机构的运行时长，可以是计算传送带2由目标工器具的当前位置传送至目标位置的距离所需的传送带驱动机构的运行时长。进一步的，当传送
带驱动机构的驱动速度无法瞬时达到最高速度，而是按照一定的曲线上升和下降时，还可以基于传送带驱动机构的加速度以及传送距离对传送带驱动机构的运行时长进行计算。
92.基于当前时间与驱动指令发送时间的差值以及运行时长生成判断结果，可以是判断当前时间与驱动指令发送时间的差值是否满足运行时长，若满足，则判断目标工器具到达目标位置，若不满足，则判断目标工器具未到达目标位置。进一步的，基于当前时间、驱动指令发送时间和运行时长生成判断结果，还可以加入延迟时间的判断，可以是将例如指令发送、传送带驱动机构的响应时间等延迟时间加入运行时长，判断当前时间与发送时间的差值是否满足运行时长，从而实现更准确的判断结果。
93.本实施例提供的一种工器具切换方法，通过当前时间、驱动指令发送时间和运行时长对目标工器具的位置进行计算，可以实现对目标工器具是否到达目标位置的判断，加入传送带驱动机构的运行加速度以及相应时间等延迟时间的计算，还可以达到提高判断结果准确率的效果。
94.在其中一个实施例中，所述获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果包括：
95.获取激光接收器的输出信号；
96.基于所述输出信号判断所述目标工器具是否到达所述目标位置。
97.其中，基于所述输出信号判断目标工器具是否到达所述目标位置，可以是基于激光接收器的输出信号的波动情况进行判断，当输出信号的波动幅度超过一定阈值时，可以视为激光发射器所发射的激光束射至激光接收器，则判断目标工器具到达目标位置。
98.本实施例提供的一种工器具切换方法，通过获取激光接收器的输出信号并用以判断目标工器具是否到达目标位置，当操作人员发送切换指令时，工器具上仅有目标工器具的激光发射器发射激光信号，激光接收器在传送带运行的过程中接收激光信号，当接收到该激光信号时，代表目标工器具到达目标位置，从而可以在无需工器具位置、传送带驱动机构运行时间等的计算的情况下实现目标工器具的确定，大大减少了数据计算量，可以达到提高机械臂的工器具切换效率的效果。
99.在其中一个实施例中，所述基于所述切换指令生成驱动指令之前还包括：
100.获取所述机械臂3的夹持状态；
101.基于所述夹持状态判断所述机械臂3是否夹持有工器具；
102.若所述机械臂3夹持有工器具，则发送恢复指令控制所述机械臂3运动至所述目标位置放置所述工器具。
103.其中，机械臂3可以是设置于绝缘斗1内，也可以是设置于作业区域的其他位置。基于夹持状态判断机械臂是否夹持有工器具，可以用于判断机械臂是否处于工器具的占用状态，若当前机械臂夹持有工器具，则当前的机械臂无法直接抓取目标工器具，需要将当前夹持中的工器具放置回目标位置后，控制传送带运行、将目标工器具移动至目标位置后进行抓取。
104.若所述机械臂3夹持有工器具，则发送恢复指令控制所述机械臂3运动至所述目标位置放置所述工器具，可以是基于恢复指令控制机械臂3按照预设的轨迹运动方案运动至目标位置，并卸下工器具。
105.本实施例提供的一种工器具切换方法，通过在对传送组件进行驱动之前先行判断机械臂中是否夹持有工器具，若夹持有工器具，则控制机械臂移动至目标位置防止工器具，
可以提高工器具切换的稳定性，实现工器具的稳定切换。
106.为了更详细地阐述本实施例的技术方案，本技术还提供了一个详细实施例。如图1所示，本实施例提供了一种带电作业机器人，该带电作业机器人包括机器人主控系统、遥控装置、工器具切换装置以及机械臂3，该工器具切换装置包括绝缘斗1、传送组件、限位组件、第一控制组件和图像传感器，其中：
107.传送组件包括传送带2和步进电机，传送带2环绕布置于绝缘斗1的四周并形成闭环，步进电机设置于绝缘斗1内，并与第一控制组件电连接；传送带2上通过固定卡座41固定有至少两个工器具4，固定卡座41可跟随同步带移动，使工器具可以在绝缘斗1四周移动。每个工器具4的一端可以是相同的，具有相同的连接件，以便机械臂3对多个工器具4进行抓取。工器具4可以包括剥线器、智能手动扳手、夹线器、断线钳和绝缘导引杆的一种或多种。
108.限位组件5包括限位机构和限位驱动机构，绝缘斗1在传送带2的上方的正前方设置有通孔，限位机构和限位驱动机构设置于绝缘斗1内，并与第一控制组件电连接。通孔内还设置有激光接收器6，每个工器具还包括通讯组件和第二控制组件，以及在其朝向绝缘斗1中心的区域嵌入有激光发射器，激光发射器和通讯组件均与第二控制组件电连接，第二控制组件用于基于所述切换指令向所述激光发射器发送运行指令，以使所述激光发射器产生激光束。
109.图像传感器与第一控制组件电连接，用于采集作业区域的实时图像。
110.遥控装置可以是遥控器，用于基于用户输入的控制指令生成切换指令发送至带点作业机器人或第一控制组件。机器人主控系统用于获取遥控装置发送的切换指令，并将该指令传输至工器具切换装置的第一控制组件。
111.第一控制组件用于执行如下步骤：
112.获取用户发送的切换指令；获取机械臂3的夹持状态；基于夹持状态判断机械臂3是否夹持有工器具；若机械臂3夹持有工器具，则发送恢复指令控制机械臂3运动至目标位置放置工器具；
113.基于切换指令生成驱动指令，将驱动指令发送至步进电机控制步进电机运行，以使目标工器具移动至目标位置；
114.获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果，包括：获取激光接收器的输出信号；基于输出信号判断目标工器具是否到达目标位置；
115.若目标工器具到达目标位置，则发送限位指令控制限位驱动机构运行，以使限位机构伸出通孔将目标工器具固定至目标位置；发送抓取指令控制机械臂3运动至目标位置抓取目标工器具。
116.其中，用户发送的切换指令可以是来自用户手持的遥控器，用户基于遥控器发送切换指令，带电作业机器人的机器人主控系统获取到该切换指令后将其传输至第一控制组件，并控制机械臂抓取目标工器具。遥控器与带电作业机器人可以是通过wifi通信，第一控制组件与第二控制组件也可以是通过wifi进行通信。
117.进一步的，工器具放置会作业位置，还可以是在机械臂3完成作业后执行回送工器具的步骤，从而可以进入下一次工器具切换的步骤。
118.当出现紧急情况时，带电作业机器人还用于控制机械臂3回退至初始位置，若机械臂3夹持有工器具，则在下一次重启时，先将所夹持的工器具放回定位位置，再恢复至原来
状态。
119.本实施例提供的一种带点作业机器人，通过传送带对工器具进行传输，使目标工器具移动至目标位置，可以使机械臂无需进行多余的运动轨迹计算，即可依照预设的运动轨迹到达指定位置对工器具进行抓取，相比于工器具的位置不固定、需要对工器具所在场景进行三维建模并规划运动轨迹而言，可以减少机械臂运动轨迹的计算成本，提高机械臂抓取目标工器具的准确度，达到提高切换效率和减少切换耗时的效果。通过在目标位置设置限位组件，可以实现在目标工器具到达目标位置的一定范围内时，通过限位组件对目标工器具进行精确固定，从而减少机械臂对准工器具进行抓取所需的时间，以及减少位置不匹配可能导致的零件损伤，达到提高机械臂抓取效率的效果。通过在工器具上设置有激光发射器，可以在无需工器具位置、传送带驱动机构运行时间等的计算的情况下实现目标工器具的确定，大大减少了数据计算量，可以达到提高机械臂的工器具切换效率的效果。通过在工器具切换装置设置图像传感器，可以为带电作业机器人或操作人员提供更大的作业区域视角，从而提高带电作业机器人的易用性。
120.应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
121.需要说明的是，本技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
122.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
123.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例
中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
124.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种工器具切换装置，其特征在于，应用于带电作业机器人，所述工器具切换装置包括绝缘斗、传送组件和第一控制组件，其中：所述传送组件包括传送带和传送带驱动机构，所述传送带设置于所述绝缘斗的斗内或外围，所述传送带驱动机构设置于所述绝缘斗内，并与所述第一控制组件电连接；所述传送组件通过固定卡座固定有至少两个工器具；所述第一控制组件用于接收用户发送的切换指令，并基于所述切换指令，向所述传送带驱动机构发送驱动指令控制所述传送带驱动机构运行，以使目标工器具移动至目标位置。2.根据权利要求1所述的工器具切换装置，其特征在于，所述传送带设置于所述绝缘斗外围，所述工器具切换装置包括限位组件；所述限位组件包括：限位机构以及限位驱动机构；所述绝缘斗在所述传送带的上方设置有通孔；所述限位机构以及限位驱动机构设置于所述绝缘斗内，并与所述第一控制组件电连接；所述第一控制组件，还用于当所述目标工器具移动至目标位置后，向所述限位驱动机构发送限位指令，控制所述限位驱动机构运行，以使所述限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。3.根据权利要求2所述的工器具切换装置，其特征在于，所述工器具上设置有激光发射器；所述绝缘斗对应于所述目标位置的区域设置有激光接收器，所述激光接收器与所述第一控制组件电连接；所述第一控制组件，还用于基于所述激光接收器的输出信号，向所述传送带驱动机构发送驱动指令控制所述传送带驱动机构停止运行；以及向所述限位驱动机构发送限位指令，控制所述限位驱动机构运行，以使所述限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。4.根据权利要求3所述的工器具切换装置，其特征在于，所述工器具上还设置有通讯组件和第二控制组件；所述第二控制组件分别与通讯组件以及激光发射器连接；所述通讯组件用于接收用户发送的所述切换指令，并将所述切换指令发送至所述第二控制组件；所述第二控制组件，用于基于所述切换指令向所述激光发射器发送运行指令，以使所述激光发射器产生激光束。5.根据权利要求1所述的工器具切换装置，其特征在于，所述工器具切换装置还包括图像传感器，所述图像传感器与所述第一控制组件电连接，用于采集作业区域的实时图像。6.一种工器具切换方法，其特征在于，应用于带电作业机器人，所述带电作业机器人包括：权利要求1至权利要求5任一项所述的工器具切换装置以及机械臂，所述工器具切换方法包括：获取用户发送的切换指令；基于所述切换指令生成驱动指令，将所述驱动指令发送至传送带驱动机构控制所述传送带驱动机构运行，以使目标工器具移动至目标位置；获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果；若所述目标工器具到达目标位置，则发送抓取指令控制机械臂运动至所述目标位置抓取所述目标工器具。
7.根据权利要求6所述的工器具切换方法，其特征在于，所述获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果之后还包括：发送限位指令控制限位驱动机构运行，以使限位机构伸出通孔将所述目标工器具固定至所述目标位置。8.根据权利要求6所述的工器具切换方法，其特征在于，所述获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果包括：获取所述目标工器具的当前位置；基于所述当前位置与所述目标位置的路径计算所述传送带驱动机构的运行时长；基于当前时间与所述驱动指令发送时间的差值以及所述运行时长生成所述判断结果。9.根据权利要求6所述的工器具切换方法，其特征在于，所述获取目标工器具是否到达目标位置的判断结果包括：获取激光接收器的输出信号；基于所述输出信号判断所述目标工器具是否到达所述目标位置。10.根据权利要求6所述的工器具切换方法，其特征在于，所述基于所述切换指令生成驱动指令之前还包括：获取所述机械臂的夹持状态；基于所述夹持状态判断所述机械臂是否夹持有工器具；若所述机械臂夹持有工器具，则发送恢复指令控制所述机械臂运动至所述目标位置放置所述工器具。

技术总结
本申请涉及一种工器具切换装置及方法。所述装置包括绝缘斗、传送组件和第一控制组件，其中，所述传送组件包括传送带和传送带驱动机构，所述传送带设置于所述绝缘斗的斗内或外围，所述传送带驱动机构设置于所述绝缘斗内，并与所述第一控制组件电连接；所述传送组件通过固定卡座固定有至少两个工器具；所述第一控制组件用于接收用户发送的切换指令，并基于所述切换指令，向所述传送带驱动机构发送驱动指令控制所述传送带驱动机构运行，以使目标工器具移动至目标位置。采用本装置可以减少机械臂运动轨迹的计算成本，提高机械臂抓取目标工器具的准确度，达到提高切换效率和减少切换耗时的效果。的效果。的效果。


技术研发人员：王喜军 王毅 曲烽瑞 李梦阳 王府
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/8/28