一种电力遥操装置的控制方法及设备与流程

本公开涉及机器人，尤其涉及一种电力遥操装置的控制方法及设备。

背景技术：

1、随着新型电力系统规模化建设与落地应用，电网输电、变电、配电运维作业场景复杂度大幅提升，高空作业、带电作业、站内狭小空间密集作业等高危运维场景大量涌现。传统人工现场运维作业模式存在作业安全风险高、操作精度可控性差、整体作业效率低下等诸多弊端，无法适配现阶段电网智能化、精细化、安全化的运维发展需求。在此行业发展背景下，远程遥操作机器人等具身智能设备正逐步替代人工完成电力高危运维作业，已成为电力智能运维领域的主流发展趋势。然而，当前应用的电力遥操作机器人方案仍存在显著的问题，核心问题集中体现为复杂工况下的强电磁环境干扰问题，极大制约了电力设备精细化作业能力。

2、电力站内复杂强电磁环境极易造成机器人控制状态失稳、多模态采集数据失真。变电站、换流站等核心电力作业区域内部存在大量干扰源，包括开关分合闸产生的瞬态电磁脉冲、设备局部放电产生的辐射干扰、工频强磁场干扰等，部分作业区域的电磁场场强可达到30v/m及以上。传统的遥操作机器人方案未针对电力强电磁场景做专项抗干扰优化，环境适配性与抗干扰性能薄弱，在上述复杂电磁工况下，普遍存在信号传输延迟紊乱等问题，进而引发机器人关节角度突变、运动轨迹偏移等异常工况。上述问题可能直接造成远程操控控制指令执行失效、精细化作业操作失误，极易引发电力设备误动作、电网运行故障扩大等重大安全隐患。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种电力遥操装置的控制方法及设备，用以解决现有的电力遥操作机器人及其数据采集控制系统抗电磁干扰能力不足，强电磁工况下易发生控制失稳、数据失真，存在电力设备误动作安全隐患。

2、基于上述问题，第一方面，本公开实施例提供的一种电力遥操装置的控制方法，应用于遥操作系统，所述遥操作系统分别与操作装置和电力遥操装置通信连接，所述方法包括：

3、接收操作装置的主动端关节运动数据；

4、针对每个主动端关节，基于该主动端关节运动数据的预测偏差，对该主动端关节运动数据进行抗干扰处理；

5、基于所述电力遥操装置的末端执行器与作业目标之间的实时距离，对抗干扰处理后的主动端关节运动数据进行精细度调整，生成针对所述电力遥操装置对应主动端关节的第一目标控制指令；其中，所述实时距离为所述电力遥操装置通过视觉测距模块实时获取；

6、通过所述第一目标控制指令，控制所述电力遥操装置的主动端关节执行对应的遥操作动作。

7、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述针对每个主动端关节，基于该主动端关节运动数据的预测偏差，对该主动端关节运动数据进行抗干扰处理，包括：

8、针对每个主动端关节，确定预设长度的滑动窗口内包含时间步对应的该主动端关节的运动数据；

9、计算所述滑动窗口内各时间步主动端关节运动数据分别与所对应一步预测值的残差方差，确定该主动端关节对应的当前干扰指数；

10、根据当前干扰指数调节滤波增益；其中，滤波增益与干扰指数负相关；

11、基于调节后的滤波增益对该主动端关节运动数据进行滤波，得到抗干扰处理后的主动端关节运动数据。

12、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

13、在接收的主动端关节运动数据中存在第一主动端关节的运动数据与对应一步预测值的偏差超过预设倍数标准差的情况下，确定所述第一主动端关节存在野值；

14、根据第一主动端关节运动数据和上一时刻抗干扰处理后的对应主动端关节运动数据，确定所述第一主动端关节的新的主动端关节运动数据；

15、在所述第一主动端关节连续预设次存在野值的情况下，确定通信链路为异常状态，将姿态保持不变指令作为电力遥操装置的当前第一目标控制指令，并生成第一预警信息；

16、所述针对每个主动端关节，基于该主动端关节运动数据的预测偏差，对该主动端关节运动数据进行抗干扰处理，包括：

17、在第一主动端关节连续存在野值的次数未达到预设次的情况下，基于所述第一主动端关节运动数据的预测偏差，对所述第一主动端关节的新的主动端关节运动数据进行抗干扰处理；

18、针对除第一主动端关节之外的第二主动端关节，基于该第二主动端关节运动数据的预测偏差，对该第二主动端关节运动数据进行抗干扰处理。

19、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述基于所述电力遥操装置的末端执行器与作业目标之间的实时距离，对抗干扰处理后的主动端关节运动数据进行精细度调整，生成针对所述电力遥操装置对应主动端关节的第一目标控制指令，包括：

20、根据零位对准的比例映射，将抗干扰处理后的主动端关节运动数据映射至与电力遥操装置对应主动端关节动作同步的映射主动端关节运动数据；其中，所述映射主动端关节运动数据满足主动端关节结构的物理限幅条件；

21、在电力遥操装置的末端执行器与作业目标之间的实时距离小于预设触发距离的情况下，进入精细操作模式，将主从映射比例随所述实时距离的减小而线性缩小至最小缩比；

22、根据调节后的主从映射比例对映射主动端关节运动数据进行微调，生成针对所述电力遥操装置对应主动端关节的第一目标控制指令；

23、在所述实时距离大于预设退出距离的情况下，退出所述精细操作模式，将主从映射比例固定为预设值；

24、根据固定的主从映射比例和映射主动端关节运动数据，生成针对所述电力遥操装置对应主动端关节的第一目标控制指令；其中，预设退出距离大于预设触发距离。

25、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

26、接收操作装置的末端关节运动数据；

27、结合所述电力遥操装置末端执行器的实时接触力反馈数据，对所述电力遥操装置末端执行器各末端关节进行力度修正，生成针对所述电力遥操装置各末端关节的第二目标控制指令；

28、基于所述第二目标控制指令，控制所述电力遥操装置的末端关节执行遥操作动作。

29、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

30、在未在预设时间内接收到操作装置的末端关节运动数据的情况下，在预设补偿窗口内基于最近有效末端关节运动数据，采用恒速运动推导生成替代的末端关节运动数据；

31、在未接收到操作装置的末端关节运动数据的持续时间超出所述预设补偿窗口内时间步数量的情况下，将姿态保持不变指令作为电力遥操装置的当前第二目标控制指令，并生成第二预警信息。

32、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，结合所述电力遥操装置末端执行器的实时接触力反馈数据，对所述电力遥操装置末端执行器各末端关节进行力度修正，生成针对所述电力遥操装置各末端关节的第二目标控制指令，包括：

33、将所述末端关节运动数据映射至与所述末端执行器各末端关节动作同步的所述电力遥操装置末端执行器的映射末端关节运动数据；

34、根据实时接触力反馈数据对所述映射末端关节运动数据进行修正，生成针对所述电力遥操装置各末端关节的第二目标控制指令。

35、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，将所述末端关节运动数据映射至与所述末端执行器各末端关节动作同步的所述电力遥操装置末端执行器的映射末端关节运动数据，包括：

36、根据操作装置的末端关节张开极值和缩紧极值对末端关节运动数据进行归一化处理，得到第一归一化弯曲度；

37、根据第一归一化弯曲度和预设死区宽度，确定消除末端关节微颤的第二归一化弯曲度；

38、根据第二归一化弯曲度和预设弯曲度阈值，确定弯曲斜率；其中，所述弯曲斜率包括：小幅度弯曲的第一斜率或大幅度弯曲的第二斜率；并结合所述弯曲斜率确定整形后的弯曲度；

39、将整形后的弯曲度映射至末端执行器各末端关节的行程极限区间，得到映射末端关节运动数据；

40、在操作装置的末端关节数量与电力遥操装置末端执行器的末端关节数量不一致的情况下，将整形后的弯曲度映射至末端执行器各末端关节的行程极限区间，得到映射末端关节运动数据，包括：

41、将整形后的弯曲度映射至末端执行器各末端关节的行程极限区间；

42、采用耦合矩阵将映射至对应末端关节行程极限区间的弯曲度进行通道分配，得到映射末端关节运动数据；

43、其中，所述耦合矩阵基于末端关节的机械联动比构建。

44、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，根据实时接触力反馈数据对所述映射末端关节运动数据进行修正，生成针对所述电力遥操装置各末端关节的第二目标控制指令，包括：

45、将实时接触力反馈数据与按任务类型预设的安全参考力阈值进行比对；

46、在实时接触力反馈数据超过所述安全参考力阈值的情况下，生成位置回退修正量；

47、根据映射末端关节运动数据和位置回退修正量，生成针对所述电力遥操装置各末端关节的第二目标控制指令。

48、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

49、根据所述第二目标控制指令所表征的弯曲度变化速度和预设弯曲度速度阈值，确定映射增益系数；

50、根据所述映射增益系数对所述弯曲度变化速度进行调节，得到更新的第二目标控制指令；

51、其中，在弯曲度变化速度小于预设弯曲度速度情况下的映射增益系数小于弯曲度变化速度大于预设弯曲度速度情况下的映射增益系数。

52、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

53、基于多维度的安全校验条件识别操作偏差事件，并根据所述操作偏差事件执行纠错响应；

54、所述基于多维度的安全校验条件识别操作偏差事件，并根据所述操作偏差事件执行纠错响应，包括：

55、在所述抗干扰处理后的主动端关节运动数据表征的关节角速度大于预设角速度阈值或者当前时刻与上一时刻第一目标控制指令表征的关节角度差值的绝对值大于预设角度阈值的情况下，确定误操作动作事件，并生成第三预警信息；在预设检测窗口内的误操作动作事件次数大于误操作阈值的情况下，确定误操作累计事件，并生成控制指令校正系数，以减缓电力遥操装置的运动速度；和/或，

56、在电力遥操装置的末端执行器与预设带电危险范围的最小距离小于预警距离的情况下，确定触电风险事件，并生成第四预警信息；在所述最小距离小于禁入距离的情况下，将姿态保持不变指令作为电力遥操装置的当前第一目标控制指令；和/或，

57、根据任务类型确定作业阶段序列所关联的任务标准；所述任务标准包括允许作业区域和/或允许动作类型集合；在操作装置所执行动作偏离任务标准的情况下，确定流程偏差事件，并生成第五预警信息；根据流程偏差事件，将电力遥操装置的执行动作进行回退至任务标准范围。

58、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

59、在生成风险锁定事件的情况下，对操作装置的预设动作手势进行监测；

60、在监测到所述预设动作手势且持续时间达到预设持续时间的情况下，解除所述风险锁定事件；

61、将所述操作装置的当前动作调整至与所述电力遥操装置一致，并以平滑启动因子恢复对所述电力遥操装置的控制；

62、其中，所述风险锁定事件至少包括如下之一：误操作累计事件、触电风险事件和流程偏差事件。

63、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

64、将操作偏差事件、该操作偏差事件发生预设时间段的多模态数据以及触发原因标签进行打标记录；所述操作偏差事件至少包括如下之一：误操作动作事件、误操作累计事件、触电风险事件和流程偏差事件；

65、将打标记录数据作为负样本纳入视觉-语言-动作大模型的训练数据集。

66、第二方面，提供一种电力遥操装置的控制设备，包括：遥操作系统和操作装置；

67、所述操作装置，包括左右独立安装的同构操作臂、末端输入设备以及腰部机构；

68、所述遥操作系统包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如第一方面或者结合第一方面的任一种可能的实施方式所述的电力遥操装置的控制方法的步骤。

69、结合第二方面，在一种可能的实施方式中，所述同构操作臂包括：肩部关节、上臂段、肘部关节、前臂段、腕部关节以及手套支架；肩部关节包括：肩胛连接段、肩部旋转关节、肩部俯仰关节；肘部关节包括肘部偏航关节和肘部俯仰关节；腕部关节包括腕部旋转关节、腕部俯仰关节和腕部偏航关节；

70、所述腰部机构包括：腰部法兰盘、腰部执行器和支撑机构，所述腰部法兰盘连接所述腰部执行器与肩胛连接段，所述腰部执行器通过卡扣连接至支撑机构；

71、肘部关节和腕部关节内部集成有弹性复位元件，以在断电时自动复位至机械零点；

72、所述前臂段与所述肘部俯仰关节的连接段采用预设尺寸，以满足大角度俯仰运动需求。

73、本公开实施例的有益效果包括：

74、本公开提供的一种电力遥操装置的控制方法及设备，包括：接收操作装置的主动端关节运动数据；并针对每个主动端关节，基于该主动端关节运动数据的预测偏差，对该主动端关节运动数据进行抗干扰处理；基于电力遥操装置的末端执行器与作业目标之间的实时距离，对抗干扰处理后的主动端关节运动数据进行精细度调整，生成针对电力遥操装置对应主动端关节的第一目标控制指令；其中，实时距离为电力遥操装置通过视觉测距模块实时获取；通过第一目标控制指令，控制电力遥操装置的主动端关节执行对应的遥操作动作。本公开实施例提供的电力遥操装置的控制方法，采用针对各主动端关节的独立预测偏差补偿机制，可针对性修正各关节受环境干扰产生的数据畸变，有效抑制强电磁等恶劣环境下的运动数据异常，提升遥操作控制的稳定性与可靠性。基于实时距离动态调整运动精细度，在远距离接近阶段保证作业效率，在近距离作业阶段提升操作精度，适配电力场景中狭小空间、精密部件的作业需求。经过抗干扰与精细度双重调整的控制指令，可有效降低电力遥操装置的动作偏差，提升电力遥操装置动作与操作装置输入动作的一致性与安全性，保障遥操作作业质量。