专利名称：基于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训方法
技术领域：
本发明涉及电カ培训领域，特别涉及一种基于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训系统及方法。
背景技术：
电カ系统运行是电カ安全生产的重要环节，作为电カ线路的作业人员，不仅要掌握相关理论知识，还要在此基础上锻炼实际应用和操作水平，因此做好电カ系统仿真培训工作具有很大的实际意义。绝缘斗臂车作为配电线路中带电作业常用的工具，用来把操作人员和设备送到指定位置，掌握其在作业中操作要领是顺利完成配网运检作业的重要保障。目前针对采用绝缘斗臂车方法的配网运检作业培训具有价格昂贵，不利于大规模开展等缺陷，受训者需要到专门的培训机构进行培训，并且培训次数也会因为培训人员数量、场地以及培训设施等问题而受到了限制，大大影响了培训效果已经远不能满足实际电カ生产的需要，急需对现有运检作业培训模式、手段进行改进升级。因此，目前急需ー种模拟系统改变培训现状。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训方法，将配网运检作业相关的理论知识和实践操作融为一体，利用六自由度运动平台在触觉、感官上让受训者在构建的虚拟场景中以及在具体的配网运检作业项目中仿真绝缘斗臂车的实际操作，能够有效地提高受训者理论和操作水平，可以克服目前采用绝缘斗臂车的配电线路配网运检作业培训过程中存在的问题和不足。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:基于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训方法，其特征在于:绝缘斗臂车仿真实训装置包括六自由度运动控制平台、主控计算机装置和视景仿真系统，其中，六自由度运动控制平台用于模拟绝缘斗臂车；视景仿真系统用于虚拟六自由度运动控制平台模拟出的绝缘斗臂车工作场景，主控计算机装置用于控制六自由度运动控制平台和视景仿真系统；采用上述绝缘斗臂车仿真实训装置进行绝缘斗臂车仿真实训的方法包括如下步骤:步骤1:培训者操作主控计算机装置启动六自由度运动平台以及视景仿真系统；步骤2:培训者自由选择采用绝缘斗臂车方法的配网运检作业项目；步骤3:在虚拟场景中，培训者按照采用绝缘斗臂车方法的带电作业项目的实际作业流程开始在六自由度运动控制平台中进行带电作业操作；步骤4:培训者操作六自由度运动控制平台，控制信息通过主控计算机装置的处理后，六自由度运动控制平台模拟绝缘斗臂车的操作以及运动形式，通过视景仿真系统观看斗臂车的运动轨迹，在带电作业的仿真场景中进行绝缘斗臂车的仿真操作；
步骤5:作业完成，根据培训者操作情况给出的处理意见评定成绩。优选的，所述六自由度运动控制平台包括操作面板、绝缘平台和液压系统，操作面板在绝缘平台前侧，操作面板包括操作摇杆和按钮，操作面板用于在仿真实训系统中模拟绝缘斗臂车的操作，并在培训中用来控制六自由度运动平台；绝缘平台在液压系统上方，用来模拟绝缘斗臂车的绝缘斗；液压系统在绝缘平台下方，液压系统由六个阀控液压缸组成，液压系统的作用是在仿真实训系统中提供启动、加速、刹车、转向的真实触觉感受；操作面板提供操作信息，六个阀控液压缸共同驱动上部的绝缘平台。优选的，所述视景仿真系统包括屏幕、投影仪和人体识别仪，屏幕位于六自由度运动平台的前方，用于展示虚拟工作场景；投影仪位于屏幕后方用于输出图像，将影像投放在屏幕上；人体识别仪在屏幕上方用于捕捉六自由度运动控制平台上培训者的手势实现操作功能和仿真培训系统中作业项中的实际操作。优选的，所述主控计算机装置包括处理器、运动控制系统、仿真系统和操作平台，处理器用于接收来自操作面板和人体识别仪中的触发信号，并对接收的信号进行处理；运动控制系统用于执行处理器的指令并驱动六个阀控液压缸运动，仿真系统用于执行处理器的指令，并将处理结果以影音的形式通过投影仪投影在屏幕上；操作平台用于放置处理器，操作平台包括操作面板和显示屏，操作面板用于操作主控计算机装置，显示屏用于显示操作面板的操作信息。本发明能够通过借助六自由度运动控制平台对绝缘斗臂车进行模拟，借助仿真技术对真实的作业场景进行模拟，让受训者在近似真实的作业环境中进行仿真操作，真实还原在绝缘斗臂车内进行操作的流程，让配网运检作业培训更规范化、标准化、智能化，提高培训效果。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进ー步描述:图1为本发明的配网运检作业仿真培训系统的优选实例示意图；图2为本发明实施例的一种基于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训系统的框图；图3为本发明实施例的一种基于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明的实施例作进ー步详细的描述和说明。參阅图1，本发明的一种基于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训系统包括六自由度运动控制平台1、主控计算机装置2和视景仿真系统3。六自由度运动控制平台I包括操作面板11、绝缘平台12和液压系统13，操作面板11在绝缘平台12前侧，包括操作摇杆和按钮，用于在仿真实训系统中模拟绝缘斗臂车的操作，并在培训中用来控制六自由度运动平台；绝缘平台12在液压系统上方，用来模拟绝缘斗臂车的绝缘斗；液压系统13在绝缘斗下方，由六个阀控液压缸组成，其主要作用是在仿真实训系统中提供启动、加速、刹车、转向等各种真实的触觉感受。由操作面板提供操作信息，通过主控计算机装置2中的运动控制系统控制六个阀控液压缸，共同驱动上部的绝缘
\T7.ムI ロ。主控计算机装置2包括处理器21、运动控制系统22、仿真系统23和操作平台24，处理器21用于接收来自操作面板11和人体识别仪33中的触发信号，并对接收的信号进行处理；运动控制系统22用于执行处理器的指令并驱动六个阀控液压缸运动，仿真系统23用于执行处理器的指令，并将处理结果以影音的形式通过投影仪32投影在屏幕31上；操作平台24用于放置处理器，包括操作面板和显示屏，用于控制六自由度运动平台以及视景仿真系统。视景仿真系统3包含屏幕31、投影仪32、人体识别仪33，屏幕31位于六自由度运动平台的前方，用于展示虚拟工作场景；投影仪32位于屏幕后方用于输出图像，将影像投放在屏幕上；人体识别仪33在屏幕上方用于捕捉特定的手势实现操作功能实现仿真培训系统中作业项中的实际操作。參阅图2，本发明的六自由度运动控制平台1、主控计算机装置2和视景仿真系统
3。其中主控计算机装置2控制六自由度运动平台I和视景仿真系统3，主控计算机装置2的操作平台24，用来控制六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训系统的启动和关闭，主控计算机装置2的处理器21用来处理数据及执行运动控制系统22和仿真系统23，六自由度运动控制平台I去实现具体的操作，通过操作面板11和视景仿真系统的人体识别仪33将相应的触发信号传递给处理器21，处理后的信息控制绝缘平台12和液压系统13运动，同时视景仿真系统利用投影仪32将处理的仿真系统影像投影至屏幕31。參阅图3，本发明的一种基于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训方法是:步骤1:培训者操作主控计算机装置2的操作面板启动六自由度运动平台I以及视景仿真系统3 ；步骤2:受训者进入六自由度运动控制平台I的绝缘平台12，通过视景仿真系统3的人体识别仪33进行人体识别，通过手势动作在系统提供的采用斗臂车作业法的配网运检作业项目列表别种选择ー项配网运检作业项目；步骤3:系统加载场景、人物、工具等数据库，通过仿真技术生成所选任务的虚拟作业场景，通过投影仪32将信号显示在屏幕31上；步骤4:受训者通过人体识别仪33识别人体动作进行工作票的选择，查阅作业指导书、安装警示栏、现场站班会、穿戴安全防护用具、、斗臂车试操作等准备工作；步骤5:受训者操作六自由度运动控制平台I的操作面板11，控制信息通过主控计算机装置2的处理后，反馈至液压系统13控制六个阀控液压缸的动作，控制操作面板上的操作摇杆分别控制六自由度运动控制平台液压系统13液压缸的上升、下降以及绝缘平台12的左旋、右旋，按动操作面板上的按钮分别控制液压系统13液压缸的伸长缩短，模拟绝缘斗臂车操作时的运动状态，通过视景仿真系统3的屏幕31观看斗臂车的运动轨迹，最終在配网运检作业的仿真场景中进入配网运检作业的工作位置；步骤6:通过人体识别仪33识别人体的动作进行验电、安装绝缘遮蔽等进行具体的配网运检作业项目，在作业项目中需要移动绝缘斗臂车位置的作业步骤通过操作面板11进行移动；
步骤7:受训者操作六自由度运动控制平台I的操作面板11，控制信息通过主控计算机装置2的处理后，反馈至液压系统13控制6阀控液压缸的动作，依照步骤5所述模拟绝缘斗臂车的操作以及运动形式，通过视景仿真系统3的屏幕31观看斗臂车的运动轨迹，最终在配网运检作业的仿真场景中斗臂车复位；步骤8:屏幕31上展示配网运检作业的结束工作，根据受训者操作情况给出的处理意见评定成绩；步骤9:仿真实训结束，退出作业项目，受训者离开六自由度运动控制平台I的绝缘平台12，培训者操作主控计算机装置2的操作面板关闭六自由度运动平台I以及视景仿真系统3。所述的步骤4-8中，受训者每ー步的操作过程均与标准的采用绝缘斗臂车作业方法的配网运检作业操作规程及安全规范进行对比，对错误、不规范的内容进行记录，并计入培训成绩；所述的步骤5-7中，六自由度运动控制平台由主控计算机装置2的运动控制系统22控制，进入指定位置后方可进行下一歩操作，操作方法均与绝缘斗臂车的实际操作相同。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技木。
权利要求
1.关于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训方法，其特征在于: 绝缘斗臂车仿真实训装置包括六自由度运动控制平台、主控计算机装置和视景仿真系统，其中，六自由度运动控制平台用于模拟绝缘斗臂车；视景仿真系统用于虚拟六自由度运动控制平台模拟出的绝缘斗臂车工作场景，主控计算机装置用于控制六自由度运动控制平台和视景仿真系统； 采用上述绝缘斗臂车仿真实训装置进行绝缘斗臂车仿真实训的方法包括如下步骤: 步骤1:培训者操作主控计算机装置启动六自由度运动平台以及视景仿真系统； 步骤2:培训者自由选择采用绝缘斗臂车方法的配网运检作业项目； 步骤3:在虚拟场景中，培训者按照采用绝缘斗臂车方法的带电作业项目的实际作业流程开始在六自由度运动控制平台中进行带电作业操作； 步骤4:培训者操作六自由度运动控制平台，控制信息通过主控计算机装置的处理后，六自由度运动控制平台模拟绝缘斗臂车的操作以及运动形式，通过视景仿真系统观看斗臂车的运动轨迹，在带电作业的仿真场景中进行绝缘斗臂车的仿真操作； 步骤5:作业完成，根据培训者操作情况给出的处理意见评定成绩。
2.根据权利要求1所述的绝缘斗臂车仿真实训方法，其特征在于:所述六自由度运动控制平台包括操作面板、绝缘平台和液压系统，操作面板在绝缘平台前侧，操作面板包括操作摇杆和按钮，操作面板用于在仿真实训系统中模拟绝缘斗臂车的操作，并在培训中用来控制六自由度运动平台；绝缘平台在液压系统上方，用来模拟绝缘斗臂车的绝缘斗；液压系统在绝缘平台下方，液压系统由六个阀控液压缸组成，液压系统的作用是在仿真实训系统中提供启动、加速、刹车、转向的真实触觉感受；操作面板提供操作信息，六个阀控液压缸共同驱动上部的绝缘平台。
3.根据权利要求2所述的绝缘斗臂车仿真实训方法，其特征在于:所述视景仿真系统包括屏幕、投影仪和人体识别仪，屏幕位于六自由度运动平台的前方，用于展示虚拟工作场景；投影仪位于屏幕后方用于输出图像，将影像投放在屏幕上；人体识别仪在屏幕上方用于捕捉六自由度运动控制平台上培训者的手势实现操作功能和仿真培训系统中作业项中的实际操作。
4.根据权利要求3所述的绝缘斗臂车仿真实训方法，其特征在于:所述主控计算机装置包括处理器、运动控制系统、仿真系统和操作平台，处理器用于接收来自操作面板和人体识别仪中的触发信号，并对接收的信号进行处理；运动控制系统用于执行处理器的指令并驱动六个阀控液压缸运动，仿真系统用于执行处理器的指令，并将处理结果以影音的形式通过投影仪投影在屏幕上；操作平台用于放置处理器，操作平台包括操作面板和显示屏，操作面板用于操作主控计算机装置，显示屏用于显示操作面板的操作信息。
全文摘要
本发明公开了一种基于六自由度运动控制平台的绝缘斗臂车仿真实训方法，步骤1培训者操作主控计算机装置启动六自由度运动平台以及视景仿真系统；步骤2培训者自由选择采用绝缘斗臂车方法的配网运检作业项目；步骤3在虚拟场景中，培训者按照采用绝缘斗臂车方法的带电作业项目的实际作业流程开始在六自由度运动控制平台中进行带电作业操作；步骤4培训者操作六自由度运动控制平台，模拟绝缘斗臂车的操作以及运动形式，通过视景仿真系统的屏幕观看斗臂车的运动轨迹，在带电作业的仿真场景中进行绝缘斗臂车的仿真操作。本发明让受训者在近似真实的作业环境中进行仿真操作，让配网运检作业培训更规范化、标准化、智能化，提高培训效果。
文档编号G09B25/02GK103093682SQ20131000849
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者张鹰, 顾中华, 徐惠强, 张秋实, 马骁旭 申请人:湖州电力局, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司, 国家电网公司