一种电力作业工具自适应的机器人双臂力控操作方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及机器人控制，尤其涉及一种电力作业工具自适应的机器人双臂力控操作方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着机器人技术的不断发展，双臂协同操作已被广泛应用于电力运维等复杂场景中，成为提升危险作业执行稳定性与精度的重要技术手段。

2、现有的双臂机器人力控方法通常依赖事先设定的规则进行刚性的力分配，忽视了作业阶段工具与对象之间的动态交互变化，导致机器人在面临工具偏摆、卡滞等不确定性工况时无法进行实时的力控修正，造成双臂协同作业的频繁失稳与极高的任务失败风险。因此，如何基于作业过程中的动态交互状态实现双臂协同力控的实时自适应调整，成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电力作业工具自适应的机器人双臂力控操作方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质，能够解决现有技术中双臂机器人在执行作业时因依赖刚性规则忽视动态交互变化而无法针对偏摆、卡滞等不确定性工况实现力控参数实时自适应调整的问题。

2、本发明一实施例提供了一种电力作业工具自适应的机器人双臂力控操作方法，包括：获取电力作业工具与作业对象的多模态状态数据，根据所述多模态状态数据控制分配有双臂角色的机器人双臂对电力作业工具执行协同操作，所述双臂角色包括主操作臂与辅助稳定臂；

3、在执行所述协同操作的过程中，持续获取实时的多模态状态数据，并从所述实时的多模态状态数据中提取状态变化参量；

4、在依据所述状态变化参量，识别所述协同操作中存在异常前兆特征的情况下，解析所述异常前兆特征，提取对应的当前前兆类型与受力等级；

5、依据所述当前前兆类型与所述受力等级，确定针对所述主操作臂与所述辅助稳定臂的阻抗调节量以及受力分配比例；

6、基于所述阻抗调节量与所述受力分配比例更新对应的控制指令，依据所述控制指令对所述主操作臂与所述辅助稳定臂执行实时的力控修正。

7、进一步的，根据所述多模态状态数据控制分配有双臂角色的机器人双臂对电力作业工具执行协同操作，包括： 依据所述多模态状态数据为所述机器人双臂分配所述双臂角色； 依据分配的所述双臂角色，将总作业负载分解为对应于所述主操作臂的主操作输出分量和对应于所述辅助稳定臂的辅助支撑分量； 依据所述主操作输出分量与所述辅助支撑分量，控制所述主操作臂与所述辅助稳定臂对所述电力作业工具执行所述协同操作。

8、进一步的，依据所述多模态状态数据为所述机器人双臂分配所述双臂角色，包括：依据所述多模态状态数据，提取所述电力作业工具与所述作业对象之间的候选接触关系；依据所述候选接触关系构建接触语义模型； 依据所述接触语义模型，为所述机器人双臂分配所述主操作臂与所述辅助稳定臂。

9、进一步的，依据所述状态变化参量，识别所述协同操作中发生的异常前兆特征，包括： 从所述状态变化参量中提取所述触觉压力分布变化率和所述接触中心偏移量，并对所述触觉压力分布变化率和所述接触中心偏移量执行加权计算，得到实时滑移特征； 从所述状态变化参量中提取所述扭矩变化率和所述工具推进位移停滞量，并对所述扭矩变化率和所述工具推进位移停滞量执行加权计算，得到实时卡滞特征； 将所述实时滑移特征与预设的滑移前兆阈值进行比对，在所述实时滑移特征大于所述滑移前兆阈值时，确定对应所述协同操作的微滑移前兆特征； 将所述实时卡滞特征与预设的卡滞前兆阈值进行比对，在所述实时卡滞特征大于所述卡滞前兆阈值时，确定对应所述协同操作的局部卡滞前兆特征；依据确定出的所述微滑移前兆特征或所述局部卡滞前兆特征中的至少一项，生成所述异常前兆特征。

10、进一步的，依据所述当前前兆类型与所述受力等级，确定针对所述主操作臂与所述辅助稳定臂的阻抗调节量以及受力分配比例，包括： 当所述当前前兆类型包含微滑移前兆特征时，依据所述受力等级确定第一阻抗参数调节幅度，并将所述第一阻抗参数调节幅度作为针对所述主操作臂与所述辅助稳定臂的所述阻抗调节量； 当所述当前前兆类型包含局部卡滞前兆特征时，依据所述受力等级确定第二阻抗参数调节幅度，并将所述第二阻抗参数调节幅度作为针对所述主操作臂与所述辅助稳定臂的所述阻抗调节量；同时，提取所述多模态状态数据中的当前输出扭矩，依据所述当前输出扭矩计算比例调整系数，并基于所述比例调整系数确定所述受力分配比例。

11、进一步的，基于所述阻抗调节量与所述受力分配比例更新对应的控制指令，包括：当所述当前前兆类型为所述微滑移前兆特征时，依据所述受力等级确定法向夹持力增量，以及作为所述阻抗调节量的第一阻抗参数调节幅度，并基于所述第一阻抗参数调节幅度增大阻尼参数和刚度参数；

12、提取所述实时的多模态状态数据中的所述接触中心偏移量，依据所述接触中心偏移量确定方向修正补偿量，并基于所述方向修正补偿量对切向驱动力方向执行修正处理；

13、将经过增大处理的所述阻尼参数、所述刚度参数，以及所述法向夹持力增量、修正后的所述切向驱动力方向，共同组合更新至所述控制指令中。

14、进一步的，依据所述当前前兆类型与所述受力等级，确定针对所述主操作臂与所述辅助稳定臂的阻抗调节量以及受力分配比例，并基于所述阻抗调节量与所述受力分配比例更新对应的控制指令，包括： 当所述当前前兆类型为所述局部卡滞前兆特征时，依据所述受力等级确定力矩上限约束值，以及作为所述阻抗调节量的第二阻抗参数调节幅度，并基于所述第二阻抗参数调节幅度降低推进方向对应的阻尼参数和刚度参数，同时将输出力矩上限更新为所述力矩上限约束值；

15、提取所述实时的多模态状态数据中的当前输出扭矩，依据所述当前输出扭矩计算比例调整系数，并基于所述比例调整系数更新所述受力分配比例；

16、将经过降低处理的所述阻尼参数、所述刚度参数，更新后的所述输出力矩上限、以及更新后的所述受力分配比例，共同组合至所述控制指令中。

17、本发明另一实施例还提供了一种电力作业工具自适应的机器人双臂力控操作装置，包括：协同控制模块、参量提取模块、前兆识别模块、调节量确定模块以及力控修正模块；

18、协同控制模块，用于获取电力作业工具与作业对象的多模态状态数据，根据所述多模态状态数据控制分配有双臂角色的机器人双臂对电力作业工具执行协同操作，所述双臂角色包括主操作臂与辅助稳定臂；

19、参量提取模块，用于在执行所述协同操作的过程中，持续获取实时的多模态状态数据，并从所述实时的多模态状态数据中提取状态变化参量；

20、前兆识别模块，用于在依据所述状态变化参量，识别所述协同操作中存在异常前兆特征的情况下，解析所述异常前兆特征，提取对应的当前前兆类型与受力等级；

21、调节量确定模块，用于依据所述当前前兆类型与所述受力等级，确定针对所述主操作臂与所述辅助稳定臂的阻抗调节量以及受力分配比例；

22、力控修正模块，用于基于所述阻抗调节量与所述受力分配比例更新对应的控制指令，依据所述控制指令对所述主操作臂与所述辅助稳定臂执行实时的力控修正。

23、本发明另一实施例还提供了一种终端设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明一种电力作业工具自适应的机器人双臂力控操作方法。

24、本发明另一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括：存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时，控制计算机可读存储介质所在的设备执行本发明一种电力作业工具自适应的机器人双臂力控操作方法。

25、通过实施本发明的实施例具有如下有益效果：

26、本发明提供了一种电力作业工具自适应的机器人双臂力控操作方法，通过获取电力作业工具与作业对象的多模态状态数据，根据所述多模态状态数据控制分配有双臂角色（包括主操作臂与辅助稳定臂）的机器人双臂对电力作业工具执行协同操作；在此基础上，针对现有双臂机器人在面临工具偏摆、卡滞等不确定性工况时无法进行实时的力控修正，造成双臂协同作业频繁失稳与极高任务失败风险的缺陷，本发明在执行所述协同操作的过程中，持续获取实时的多模态状态数据，并从所述实时的多模态状态数据中提取状态变化参量，进而在依据所述状态变化参量，识别所述协同操作中存在异常前兆特征的情况下，解析所述异常前兆特征以提取对应的当前前兆类型与受力等级；该基于实时连续状态变化的前兆识别与解析机制，使得控制系统能够在实质性的物理偏摆或卡滞故障发生前，提前捕捉并量化作业交互状态的微观异常变化趋势，从而有效摆脱了传统方法对不确定性工况的滞后响应；进而，本发明依据所述当前前兆类型与所述受力等级，确定针对所述主操作臂与所述辅助稳定臂的阻抗调节量以及受力分配比例，并基于所述阻抗调节量与所述受力分配比例更新对应的控制指令，最终依据所述控制指令对所述主操作臂与所述辅助稳定臂执行实时的力控修正；通过该闭环控制指令更新机制，本发明将原本难以应对突发交互变化的开环刚性控制，转化为基于前兆类型与受力状态精确反馈的实时动态干预，使得机器人在面临复杂动态工况时，能够直接于底层完成阻抗及受力分配比例的重新分配，有效克服了传统方法因力控修正缺失或滞后所导致的双臂作业频繁失稳问题，显著降低了电力协同作业中的任务失败风险。