一种基于脑机控制的爬壁打磨装置及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112621487A(43)申请公布日2021.04.09(21)申请号202011279972.0(22)申请日2020.11.16(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区中南大学新校区机电工程学院(72)发明人曾维栋王秋陈明松蔺永诚吴敏杰(74)专利代理机构湖南格创知识产权代理事务所(普通合伙)43263代理人张文(51)Int.Cl.B24B19/14(2006.01)B24B27/00(2006.01)B24B49/12(2006.01)B24B51/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种基于脑机控制的爬壁打磨装置及其控制方法(57)摘要一种基于脑机控制的爬壁打磨装置及其控制方法，其中装置包括激光雷达、爬壁打磨机器人、虚拟现实设备、控制器和通讯模块；激光雷达对待打磨设备的外形进行三维重建以生成三维地图；爬壁打磨机器人在待打磨设备的壁面上进行爬行及打磨，采集并反馈实时打磨数据及图像信息，以及根据三维地图生成爬行及打磨轨迹；虚拟现实设备用于显示由爬壁打磨机器人回传的实时打磨数据及图像信息；非侵入式脑机穿戴设备用于采集电波信号并生成脑电信号；控制器用于根据非侵入式脑机穿戴设备产生的脑电信号对爬壁打磨机器人的爬行及打磨轨迹进行调整。本发明杜绝了打磨过程中产生的粉尘对工作人员的健康危害，大大提高了风电叶片打磨的精度和局部细节的处理效果。CN112621487ACN112621487A权利要求书1/2页1.一种基于脑机控制的爬壁打磨装置，其特征在于，包括：激光雷达，用于对待打磨设备的外形进行三维重建以生成三维地图；爬壁打磨机器人，用于在待打磨设备的壁面上进行爬行及打磨，采集并反馈实时打磨数据及图像信息，以及根据三维地图生成爬行及打磨轨迹，所述激光雷达设置在爬壁打磨机器人上；虚拟现实设备，佩戴于操作者的头上，用于显示由爬壁打磨机器人回传的实时打磨数据及图像信息；非侵入式脑机穿戴设备，佩戴并紧贴在操作者的头皮上，用于采集电波信号并生成脑电信号；控制器，与爬壁打磨机器人、虚拟现实设备和非侵入式脑机穿戴设备通讯连接，将爬壁打磨机器人回传的实时打磨数据及图像信息进行编译处理后传输给虚拟现实设备，并将非侵入式脑机穿戴设备生成的脑电信号进行控制器处理后生成指令信号，以使爬壁打磨机器人在指令信号的控制下对爬行及打磨轨迹进行调整；以及两个无线通讯模块，分别设置在控制器和爬壁打磨机器人上，以实现控制器和爬壁打磨机器人之间的双向数据通讯。2.根据权利要求1所述的基于脑机控制的爬壁打磨装置，其特征在于，所述爬壁打磨机器人包括机器人本体、真空发生器、打磨头和工业CCD相机；机器人本体的行走机构为履带，履带上设置有若干吸盘，真空发生器与各吸盘连接以提供吸盘所需要的负压，履带通过吸盘产生的负压吸附在履带接触的壁面上，机器人本体在履带的带动下从而实现待打磨设备的壁面上爬行；机器人本体上连接有机械臂，打磨头设置在机械臂的前端，打磨头在机械臂的带动下从而实现打磨操作；工业CCD相机安装在打磨头上以用于采集实时打磨图像，同时对打磨头进行定位。3.根据权利要求2所述的基于脑机控制的爬壁打磨装置，其特征在于，所述打磨头上还设有流量传感器和力矩传感器，机械臂上设有三直线气缸以对打磨头的操控。4.根据权利要求2所述的基于脑机控制的爬壁打磨装置，其特征在于，所述激光雷达安装在机器人本体的顶部，激光雷达朝向机器人本体的前进方向并向下倾斜15‑45度的倾角。5.根据权利要求1所述的基于脑机控制的爬壁打磨装置，其特征在于，所述虚拟现实设备为头戴式眼镜，头戴式眼镜包括眼镜本体、光学成像模块和数传接口；眼镜本体包括固定连接的前壳与后盖，后盖设有安装孔，光学成像模块设置在安装孔内，数传接口设置在前壳上并与光学成像模块电性连接，数传接口用于与控制器通讯连接。6.根据权利要求1所述的基于脑机控制的爬壁打磨装置，其特征在于，所述非侵入式脑机穿戴设备包括头套、若干电极片、导线和脑电用数据采集卡，头套为柔性材质，若干电极片呈阵列排列并分布在头套上，所有电极片通过导线与脑电用数据采集卡电性连接。7.根据权利要求6所述的基于脑机控制的爬壁打磨装置，其特征在于，所述脑电用数据采集卡包括预处理器电路、数据采集器和DSP主控；预处理器电路的一端通过导线与电极片连接，另一端与数据采集器相连；DSP主控的一端与数据采集器连接，另一端连接至控制器；预处理器电路用于将电极片采集的电波信号经放大、滤波后输送给数据采集器，并由数据采集器转换为可测量的电压信号，再经DSP主控编码形成脑电信号输送给控制器。8.根据权利要求1至7任一项所述的基于脑机控制的爬壁打磨装置，其特征在于，所述2CN1126