專利名稱：基于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電カ培訓領域，特別涉及一種基于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓系統(tǒng)及方法。
背景技術：
電カ系統(tǒng)運行是電カ安全生產的重要環(huán)節(jié)，作為電カ線路的作業(yè)人員，不僅要掌握相關理論知識，還要在此基礎上鍛煉實際應用和操作水平，因此做好電カ系統(tǒng)仿真培訓工作具有很大的實際意義。絕緣斗臂車作為配電線路中帶電作業(yè)常用的工具，用來把操作人員和設備送到指定位置，掌握其在作業(yè)中操作要領是順利完成配網運檢作業(yè)的重要保障。目前針對采用絕緣斗臂車方法的配網運檢作業(yè)培訓具有價格昂貴，不利于大規(guī)模開展等缺陷，受訓者需要到專門的培訓機構進行培訓，并且培訓次數(shù)也會因為培訓人員數(shù)量、場地以及培訓設施等問題而受到了限制，大大影響了培訓效果已經遠不能滿足實際電カ生產的需要，急需對現(xiàn)有運檢作業(yè)培訓模式、手段進行改進升級。因此，目前急需ー種模擬系統(tǒng)改變培訓現(xiàn)狀。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題就是提供一種基于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓方法，將配網運檢作業(yè)相關的理論知識和實踐操作融為一體，利用六自由度運動平臺在觸覺、感官上讓受訓者在構建的虛擬場景中以及在具體的配網運檢作業(yè)項目中仿真絕緣斗臂車的實際操作，能夠有效地提高受訓者理論和操作水平，可以克服目前采用絕緣斗臂車的配電線路配網運檢作業(yè)培訓過程中存在的問題和不足。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:基于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓方法，其特征在于:絕緣斗臂車仿真實訓裝置包括六自由度運動控制平臺、主控計算機裝置和視景仿真系統(tǒng)，其中，六自由度運動控制平臺用于模擬絕緣斗臂車；視景仿真系統(tǒng)用于虛擬六自由度運動控制平臺模擬出的絕緣斗臂車工作場景，主控計算機裝置用于控制六自由度運動控制平臺和視景仿真系統(tǒng)；采用上述絕緣斗臂車仿真實訓裝置進行絕緣斗臂車仿真實訓的方法包括如下步驟:步驟1:培訓者操作主控計算機裝置啟動六自由度運動平臺以及視景仿真系統(tǒng)；步驟2:培訓者自由選擇采用絕緣斗臂車方法的配網運檢作業(yè)項目；步驟3:在虛擬場景中，培訓者按照采用絕緣斗臂車方法的帶電作業(yè)項目的實際作業(yè)流程開始在六自由度運動控制平臺中進行帶電作業(yè)操作；步驟4:培訓者操作六自由度運動控制平臺，控制信息通過主控計算機裝置的處理后，六自由度運動控制平臺模擬絕緣斗臂車的操作以及運動形式，通過視景仿真系統(tǒng)觀看斗臂車的運動軌跡，在帶電作業(yè)的仿真場景中進行絕緣斗臂車的仿真操作；
步驟5:作業(yè)完成，根據(jù)培訓者操作情況給出的處理意見評定成績。優(yōu)選的，所述六自由度運動控制平臺包括操作面板、絕緣平臺和液壓系統(tǒng)，操作面板在絕緣平臺前側，操作面板包括操作搖桿和按鈕，操作面板用于在仿真實訓系統(tǒng)中模擬絕緣斗臂車的操作，并在培訓中用來控制六自由度運動平臺；絕緣平臺在液壓系統(tǒng)上方，用來模擬絕緣斗臂車的絕緣斗；液壓系統(tǒng)在絕緣平臺下方，液壓系統(tǒng)由六個閥控液壓缸組成，液壓系統(tǒng)的作用是在仿真實訓系統(tǒng)中提供啟動、加速、剎車、轉向的真實觸覺感受；操作面板提供操作信息，六個閥控液壓缸共同驅動上部的絕緣平臺。優(yōu)選的，所述視景仿真系統(tǒng)包括屏幕、投影儀和人體識別儀，屏幕位于六自由度運動平臺的前方，用于展示虛擬工作場景；投影儀位于屏幕后方用于輸出圖像，將影像投放在屏幕上；人體識別儀在屏幕上方用于捕捉六自由度運動控制平臺上培訓者的手勢實現(xiàn)操作功能和仿真培訓系統(tǒng)中作業(yè)項中的實際操作。優(yōu)選的，所述主控計算機裝置包括處理器、運動控制系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)和操作平臺，處理器用于接收來自操作面板和人體識別儀中的觸發(fā)信號，并對接收的信號進行處理；運動控制系統(tǒng)用于執(zhí)行處理器的指令并驅動六個閥控液壓缸運動，仿真系統(tǒng)用于執(zhí)行處理器的指令，并將處理結果以影音的形式通過投影儀投影在屏幕上；操作平臺用于放置處理器，操作平臺包括操作面板和顯示屏，操作面板用于操作主控計算機裝置，顯示屏用于顯示操作面板的操作信息。本發(fā)明能夠通過借助六自由度運動控制平臺對絕緣斗臂車進行模擬，借助仿真技術對真實的作業(yè)場景進行模擬，讓受訓者在近似真實的作業(yè)環(huán)境中進行仿真操作，真實還原在絕緣斗臂車內進行操作的流程，讓配網運檢作業(yè)培訓更規(guī)范化、標準化、智能化，提高培訓效果。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進ー步描述:圖1為本發(fā)明的配網運檢作業(yè)仿真培訓系統(tǒng)的優(yōu)選實例示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的一種基于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓系統(tǒng)的框圖；圖3為本發(fā)明實施例的一種基于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的實施例作進ー步詳細的描述和說明。參閱圖1，本發(fā)明的一種基于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓系統(tǒng)包括六自由度運動控制平臺1、主控計算機裝置2和視景仿真系統(tǒng)3。六自由度運動控制平臺I包括操作面板11、絕緣平臺12和液壓系統(tǒng)13，操作面板11在絕緣平臺12前側，包括操作搖桿和按鈕，用于在仿真實訓系統(tǒng)中模擬絕緣斗臂車的操作，并在培訓中用來控制六自由度運動平臺；絕緣平臺12在液壓系統(tǒng)上方，用來模擬絕緣斗臂車的絕緣斗；液壓系統(tǒng)13在絕緣斗下方，由六個閥控液壓缸組成，其主要作用是在仿真實訓系統(tǒng)中提供啟動、加速、剎車、轉向等各種真實的觸覺感受。由操作面板提供操作信息，通過主控計算機裝置2中的運動控制系統(tǒng)控制六個閥控液壓缸，共同驅動上部的絕緣
\T7.ムI ロ。主控計算機裝置2包括處理器21、運動控制系統(tǒng)22、仿真系統(tǒng)23和操作平臺24，處理器21用于接收來自操作面板11和人體識別儀33中的觸發(fā)信號，并對接收的信號進行處理；運動控制系統(tǒng)22用于執(zhí)行處理器的指令并驅動六個閥控液壓缸運動，仿真系統(tǒng)23用于執(zhí)行處理器的指令，并將處理結果以影音的形式通過投影儀32投影在屏幕31上；操作平臺24用于放置處理器，包括操作面板和顯示屏，用于控制六自由度運動平臺以及視景仿真系統(tǒng)。視景仿真系統(tǒng)3包含屏幕31、投影儀32、人體識別儀33，屏幕31位于六自由度運動平臺的前方，用于展示虛擬工作場景；投影儀32位于屏幕后方用于輸出圖像，將影像投放在屏幕上；人體識別儀33在屏幕上方用于捕捉特定的手勢實現(xiàn)操作功能實現(xiàn)仿真培訓系統(tǒng)中作業(yè)項中的實際操作。參閱圖2，本發(fā)明的六自由度運動控制平臺1、主控計算機裝置2和視景仿真系統(tǒng)
3。其中主控計算機裝置2控制六自由度運動平臺I和視景仿真系統(tǒng)3，主控計算機裝置2的操作平臺24，用來控制六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓系統(tǒng)的啟動和關閉，主控計算機裝置2的處理器21用來處理數(shù)據(jù)及執(zhí)行運動控制系統(tǒng)22和仿真系統(tǒng)23，六自由度運動控制平臺I去實現(xiàn)具體的操作，通過操作面板11和視景仿真系統(tǒng)的人體識別儀33將相應的觸發(fā)信號傳遞給處理器21，處理后的信息控制絕緣平臺12和液壓系統(tǒng)13運動，同時視景仿真系統(tǒng)利用投影儀32將處理的仿真系統(tǒng)影像投影至屏幕31。參閱圖3，本發(fā)明的一種基于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓方法是:步驟1:培訓者操作主控計算機裝置2的操作面板啟動六自由度運動平臺I以及視景仿真系統(tǒng)3 ；步驟2:受訓者進入六自由度運動控制平臺I的絕緣平臺12，通過視景仿真系統(tǒng)3的人體識別儀33進行人體識別，通過手勢動作在系統(tǒng)提供的采用斗臂車作業(yè)法的配網運檢作業(yè)項目列表別種選擇ー項配網運檢作業(yè)項目；步驟3:系統(tǒng)加載場景、人物、工具等數(shù)據(jù)庫，通過仿真技術生成所選任務的虛擬作業(yè)場景，通過投影儀32將信號顯示在屏幕31上；步驟4:受訓者通過人體識別儀33識別人體動作進行工作票的選擇，查閱作業(yè)指導書、安裝警示欄、現(xiàn)場站班會、穿戴安全防護用具、、斗臂車試操作等準備工作；步驟5:受訓者操作六自由度運動控制平臺I的操作面板11，控制信息通過主控計算機裝置2的處理后，反饋至液壓系統(tǒng)13控制六個閥控液壓缸的動作，控制操作面板上的操作搖桿分別控制六自由度運動控制平臺液壓系統(tǒng)13液壓缸的上升、下降以及絕緣平臺12的左旋、右旋，按動操作面板上的按鈕分別控制液壓系統(tǒng)13液壓缸的伸長縮短，模擬絕緣斗臂車操作時的運動狀態(tài)，通過視景仿真系統(tǒng)3的屏幕31觀看斗臂車的運動軌跡，最終在配網運檢作業(yè)的仿真場景中進入配網運檢作業(yè)的工作位置；步驟6:通過人體識別儀33識別人體的動作進行驗電、安裝絕緣遮蔽等進行具體的配網運檢作業(yè)項目，在作業(yè)項目中需要移動絕緣斗臂車位置的作業(yè)步驟通過操作面板11進行移動；
步驟7:受訓者操作六自由度運動控制平臺I的操作面板11，控制信息通過主控計算機裝置2的處理后，反饋至液壓系統(tǒng)13控制6閥控液壓缸的動作，依照步驟5所述模擬絕緣斗臂車的操作以及運動形式，通過視景仿真系統(tǒng)3的屏幕31觀看斗臂車的運動軌跡，最終在配網運檢作業(yè)的仿真場景中斗臂車復位；步驟8:屏幕31上展示配網運檢作業(yè)的結束工作，根據(jù)受訓者操作情況給出的處理意見評定成績；步驟9:仿真實訓結束，退出作業(yè)項目，受訓者離開六自由度運動控制平臺I的絕緣平臺12，培訓者操作主控計算機裝置2的操作面板關閉六自由度運動平臺I以及視景仿真系統(tǒng)3。所述的步驟4-8中，受訓者每ー步的操作過程均與標準的采用絕緣斗臂車作業(yè)方法的配網運檢作業(yè)操作規(guī)程及安全規(guī)范進行對比，對錯誤、不規(guī)范的內容進行記錄，并計入培訓成績；所述的步驟5-7中，六自由度運動控制平臺由主控計算機裝置2的運動控制系統(tǒng)22控制，進入指定位置后方可進行下一歩操作，操作方法均與絕緣斗臂車的實際操作相同。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技木。
權利要求
1.關于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓方法，其特征在于: 絕緣斗臂車仿真實訓裝置包括六自由度運動控制平臺、主控計算機裝置和視景仿真系統(tǒng)，其中，六自由度運動控制平臺用于模擬絕緣斗臂車；視景仿真系統(tǒng)用于虛擬六自由度運動控制平臺模擬出的絕緣斗臂車工作場景，主控計算機裝置用于控制六自由度運動控制平臺和視景仿真系統(tǒng)； 采用上述絕緣斗臂車仿真實訓裝置進行絕緣斗臂車仿真實訓的方法包括如下步驟: 步驟1:培訓者操作主控計算機裝置啟動六自由度運動平臺以及視景仿真系統(tǒng)； 步驟2:培訓者自由選擇采用絕緣斗臂車方法的配網運檢作業(yè)項目； 步驟3:在虛擬場景中，培訓者按照采用絕緣斗臂車方法的帶電作業(yè)項目的實際作業(yè)流程開始在六自由度運動控制平臺中進行帶電作業(yè)操作； 步驟4:培訓者操作六自由度運動控制平臺，控制信息通過主控計算機裝置的處理后，六自由度運動控制平臺模擬絕緣斗臂車的操作以及運動形式，通過視景仿真系統(tǒng)觀看斗臂車的運動軌跡，在帶電作業(yè)的仿真場景中進行絕緣斗臂車的仿真操作； 步驟5:作業(yè)完成，根據(jù)培訓者操作情況給出的處理意見評定成績。
2.根據(jù)權利要求1所述的絕緣斗臂車仿真實訓方法，其特征在于:所述六自由度運動控制平臺包括操作面板、絕緣平臺和液壓系統(tǒng)，操作面板在絕緣平臺前側，操作面板包括操作搖桿和按鈕，操作面板用于在仿真實訓系統(tǒng)中模擬絕緣斗臂車的操作，并在培訓中用來控制六自由度運動平臺；絕緣平臺在液壓系統(tǒng)上方，用來模擬絕緣斗臂車的絕緣斗；液壓系統(tǒng)在絕緣平臺下方，液壓系統(tǒng)由六個閥控液壓缸組成，液壓系統(tǒng)的作用是在仿真實訓系統(tǒng)中提供啟動、加速、剎車、轉向的真實觸覺感受；操作面板提供操作信息，六個閥控液壓缸共同驅動上部的絕緣平臺。
3.根據(jù)權利要求2所述的絕緣斗臂車仿真實訓方法，其特征在于:所述視景仿真系統(tǒng)包括屏幕、投影儀和人體識別儀，屏幕位于六自由度運動平臺的前方，用于展示虛擬工作場景；投影儀位于屏幕后方用于輸出圖像，將影像投放在屏幕上；人體識別儀在屏幕上方用于捕捉六自由度運動控制平臺上培訓者的手勢實現(xiàn)操作功能和仿真培訓系統(tǒng)中作業(yè)項中的實際操作。
4.根據(jù)權利要求3所述的絕緣斗臂車仿真實訓方法，其特征在于:所述主控計算機裝置包括處理器、運動控制系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)和操作平臺，處理器用于接收來自操作面板和人體識別儀中的觸發(fā)信號，并對接收的信號進行處理；運動控制系統(tǒng)用于執(zhí)行處理器的指令并驅動六個閥控液壓缸運動，仿真系統(tǒng)用于執(zhí)行處理器的指令，并將處理結果以影音的形式通過投影儀投影在屏幕上；操作平臺用于放置處理器，操作平臺包括操作面板和顯示屏，操作面板用于操作主控計算機裝置，顯示屏用于顯示操作面板的操作信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于六自由度運動控制平臺的絕緣斗臂車仿真實訓方法，步驟1培訓者操作主控計算機裝置啟動六自由度運動平臺以及視景仿真系統(tǒng)；步驟2培訓者自由選擇采用絕緣斗臂車方法的配網運檢作業(yè)項目；步驟3在虛擬場景中，培訓者按照采用絕緣斗臂車方法的帶電作業(yè)項目的實際作業(yè)流程開始在六自由度運動控制平臺中進行帶電作業(yè)操作；步驟4培訓者操作六自由度運動控制平臺，模擬絕緣斗臂車的操作以及運動形式，通過視景仿真系統(tǒng)的屏幕觀看斗臂車的運動軌跡，在帶電作業(yè)的仿真場景中進行絕緣斗臂車的仿真操作。本發(fā)明讓受訓者在近似真實的作業(yè)環(huán)境中進行仿真操作，讓配網運檢作業(yè)培訓更規(guī)范化、標準化、智能化，提高培訓效果。
文檔編號G09B25/02GK103093682SQ20131000849
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權日2013年1月9日
發(fā)明者張鷹, 顧中華, 徐惠強, 張秋實, 馬驍旭 申請人:湖州電力局, 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司, 國家電網公司