一种高压线路巡检机器人的找线装置及自主找线控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压线路巡检机器人的找线装置及自主找线控制方法，包括：奇偶臂伸缩机构、奇偶臂夹紧机构、奇偶臂激光传感器、奇偶臂行走轮、奇偶臂手眼摄像头、导线、奇偶臂压紧机构、奇偶臂回转机构、巡检机器人控制箱、图像处理控制器、机械运动控制器和奇偶臂；视觉找线装置能够采集到导线与压紧机构的视频图像，并计算出导线与压紧机构中心线在所成图像中的截距和倾角值。通过机械运动处理器控制奇臂和偶臂回转机构的转动使截距和倾角的值趋近于0，再通过激光传感器的返回值的变化来判断离线臂找线是否准确。本视觉找线装置及视觉找线控制方法可以使离线臂快速的找准导线，并能保证巡检机器人落线过程中的安全。
【专利说明】一种高压线路巡检机器人的找线装置及自主找线控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力设备领域，涉及到一种巡检机器人的找线装置及自主找线控制方法，尤其涉及一种高压输电线巡检机器人的手眼视觉找线装置及自主找线控制方法。
【背景技术】
[0002]沿输电线行驶的跨越越障型机器人是巡检机器人的一个重要分支，在输电运营企业也展开了应用。随着跨越越障型巡检机器人研究的深入，提高机器人自主运行能力、增强机器人运行安全性、降低人工操作复杂度等是跨越越障型巡检机器人研究的重点内容。自动越障是跨越越障型机器人运动控制研究的重点内容，也是机器人自主运行能力体现的重要环节。轮臂复合式机器人沿地线行驶，线路上金具(防震锤、悬垂线夹、接地线、避雷线等)成为阻挡其行驶的障碍，机器人将通过调整双臂位置和姿态(位姿)，使其中一个机械臂脱离地线并跨越障碍物，然后再使离线机械臂(离线臂)重新找线，完成跨越越障。离线臂的找线控制是自动越障研究中的一项关键技术。
[0003]目前国内外研究主要有基于接近传感器、电磁传感器方法。其中基于电磁传感器的机器人手臂与相线位姿判定方法不具有普遍性，只能够在导线上应用，而且当停电检修是，电磁传感器也发挥不了导航的作用。并且基于接近传感器和电磁传感器均采用非接触式传感器获取输电线与手臂的相对位姿关系，根据调整机器人运动机构完成找线，这些方法均利用局部信息，可靠性和稳定性易受到外界环境的干扰，会产生伪真信息，缺乏直观性。
【发明内容】
[0004]本发明主要是解决现有技术存在的问题，提供了一种高压线路巡检机器人手眼视觉的找线装置，并提出了通过手眼视觉的巡检机器人自主找线控制方法。
[0005]本发明的装置所采用的技术方案是:一种高压线路巡检机器人的找线装置，安装在高压线路巡检机器人上，其特征在于，包括:奇臂伸缩机构、奇臂夹紧机构、奇臂激光传感器、奇臂行走轮、奇臂手眼摄像头、导线、奇臂压紧机构、奇臂回转机构、巡检机器人控制箱、图像处理控制器、机械运动控制器、偶臂回转机构、偶臂伸缩机构、偶臂压紧机构、偶臂夹紧机构、偶臂行走轮、奇臂、偶臂、偶臂手眼摄像头和偶臂激光传感器；
[0006]所述的奇臂与偶臂反对称安装在巡检机器人两侧；
[0007]所述的奇臂手眼摄像头和奇臂激光传感器分别左右独立安装在所述的奇臂的顶端，所述的偶臂手眼摄像头和偶臂激光传感器分别左右独立安装在所述的偶臂的顶端；所述的奇臂行走轮和偶臂行走轮分别独立安装在所述的奇臂和偶臂的顶端；
[0008]所述的奇臂行走轮和偶臂行走轮可转动地架设在所述的导线上，所述的奇臂压紧机构和偶臂压紧机构分别独立设置于所述的奇臂和偶臂的内一侧，与所述的奇臂行走轮和偶臂行走轮对应的布置在导线的下端与上端；
[0009]所述的奇臂夹紧机构和偶臂夹紧机构分别独立设置在所述的奇臂和偶臂的顶端，位于所述的导线上端；
[0010]所述的奇臂回转机构和偶臂回转机构分别独立安装在所述的奇臂和偶臂的底端；所述的奇臂伸缩机构和偶臂伸缩机构分别独立设置在所述的奇臂和偶臂的臂内；
[0011]所述的图像处理控制器、机械运动控制器均设置于巡检机器人控制箱内部；
[0012]所述的奇臂伸缩机构、奇臂夹紧机构、奇臂激光传感器、奇臂手眼摄像头、奇臂压紧机构、奇臂回转机构、图像处理控制器、机械运动控制器、偶臂回转机构、偶臂伸缩机构、偶臂压紧机构、偶臂夹紧机构、偶臂手眼摄像头和偶臂激光传感器均由巡检机器人提供动力。
[0013]作为优选，所述的奇臂手眼摄像头和奇臂激光传感器与所述的奇臂行走轮的中心面位于同一平面，所述的偶臂手眼摄像头和偶臂激光传感器与所述的偶臂行走轮的中心面位于同一平面。
[0014]作为优选，所述的奇臂行走轮的中心面与所述的奇臂压紧机构的中心面位于同一平面，所述的偶臂行走轮的中心面与所述的偶臂压紧机构的中心面位于同一平面。
[0015]本发明的方法所采用的技术方案是:一种高压线路巡检机器人的自主找线控制方法，首先假定巡检机器人的偶臂为抓线臂，奇臂为离线臂，其特征在于，包括以下步骤:
[0016]步骤1:巡检机器人开始找线时，机械运动控制器发送视觉找线控制指令给图像处理控制器，图像处理控制器控制奇臂手眼摄像头实时采集视频信号；
[0017]步骤2:图像处理控制器接收到视觉找线控制指令后，控制奇臂手眼摄像头实时采集视频图像信号，并判断:导线是否在奇臂手眼摄像头视野内？
`[0018]若是，则执行下述的步骤3 ；
[0019]若否，则机械运动控制器控制偶臂回转机构转动，并回转执行所述的步骤2中的控制奇臂手眼摄像头实时采集视频图像信号及判断操作；
[0020]步骤3:根据采集到的视频图像计算出导线与奇臂压紧机构的中心线在所述的视频图像中的截距kd和倾角值qd,并记录此时奇臂激光传感器的返回值a:；
[0021]步骤4:判断:截距kd和倾角值qd的值是否趋于O ?
[0022]若是，则执行下述步骤5;
[0023]若否，则执行下述步骤7;
[0024]步骤5:图像处理控制器将计算出的截距kd和倾角值qd转换成运动控制指令，反馈给机械运动控制器，机械运动控制器根据接受到的运动控制指令，控制偶臂回转机构执行转动运动，使奇臂向远离导线的一侧偏转一定角度；
[0025]步骤6:记录奇臂激光传感器的返回值a2，检测奇臂激光传感器的返回值a2与比较，是否变化？
[0026]若是，则执行下述步骤7;
[0027]若否，则执行下述步骤8;
[0028]步骤7:机械运动控制器控制偶臂回转机构按原路径返回，并跳转执行下述的步骤9;
[0029]步骤8:图像处理控制器将计算出的截距kd和倾角值qd转换成运动控制指令，反馈给机械运动控制器，机械运动控制器根据接受到的运动控制指令，控制偶臂回转机构和奇臂回转机构转动，同时图像处理控制器计算奇臂手眼摄像头实时采集的视频图像，并计算出导线与奇臂压紧机构的截距kd和倾角值qd，直到截距kd和倾角值qd的值趋于O ;
[0030]步骤9:记录奇臂激光传感器的返回值&3，继续检测奇臂激光传感器的返回值&3与a2比较，是否变化？
[0031]若是，则执行下述步骤11 ；
[0032]若否，则执行下述步骤10 ；
[0033]步骤10:机械运动控制器控制偶臂回转机构执行转动运动，使奇臂向远离导线的一侧偏转一定角度；
[0034]步骤11:找线成功，图像处理控制器跟机械运动控制器发送停止运动的控制指令，机械运动控制器接受到停止运动控制指令后，停止偶臂回转机构和奇臂回转机构的运动，并记录此时奇臂激光传感器的返回值，同时机械运动控制器控制奇臂伸缩机构执行缩短动作，使奇臂行走轮落到导线上面，奇臂找线成功。
[0035]作为优选，当所述的奇臂为抓线臂、偶臂为离线臂时，偶臂自主找线控制方法与所述的，奇臂自主找线控制方法一样。
[0036]作为优选，步骤2中所述的若导线不在奇臂手眼摄像头视野内，则机械运动控制器控制偶臂回转机构转动，其具体实现过程为:当开始找线时，若导线不在奇臂手眼摄像头的视野中时，则图像处理控制器给机械运动控制器发出导线不在奇臂手眼摄像头视野指令，机械运动控制器接收到该指令后，控制偶臂回转机构转动，使奇臂向导线侧转动一定角度，直到导线出现在奇臂手眼摄像头的视野中，图像控制系统向机械运动控制器发出导线在手眼摄像头的视野中的指令，机械运动控制器停止偶臂回转机构转动，则可以开始奇臂的找线流程。
[0037]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0038]1.可以通过手眼视觉找线装置准确的找准线，并通过激光传感器的返回值来确认找线是否准确，确保机器人的安全；
[0039]2.手眼视觉找线方法适应线路能力强，对于导线和地线跨越越障机器人均能使用该方法来找线；
[0040]3.手眼视觉找线方法效率高，智能型强，无需人工干预。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1:为本发明实施例的找线装置示意图。
[0042]图2:为本发明实施例的找线装置细节示意图。
[0043]图3:为本发明实施例的奇臂视觉找线流程图。
[0044]图4:为本发明实施例的导线和奇臂压紧机构中心线在所成图像中的位置关系图。
【具体实施方式】
[0045]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0046]请见图1、图2，本发明的装置所采用的技术方案是:一种高压线路巡检机器人的找线装置，安装在高压线路巡检机器人上，包括:奇臂伸缩机构1、奇臂夹紧机构2、奇臂激光传感器3、奇臂行走轮4、奇臂手眼摄像头5、导线6、奇臂压紧机构7、奇臂回转机构8、巡检机器人控制箱9、图像处理控制器10、机械运动控制器11、偶臂回转机构12、偶臂伸缩机构13、偶臂压紧机构14、偶臂夹紧机构15、偶臂行走轮16、奇臂17、偶臂18、偶臂手眼摄像头19和偶臂激光传感器20 ;奇臂17与偶臂18反对称安装在巡检机器人两侧；奇臂手眼摄像头5和奇臂激光传感器3分别左右独立安装在奇臂17的顶端，偶臂手眼摄像头19和偶臂激光传感器20分别左右独立安装在偶臂18的顶端；奇臂行走轮4和偶臂行走轮16分别独立安装在奇臂17和偶臂18的顶端；奇臂行走轮4和偶臂行走轮16可转动地架设在导线6上，奇臂压紧机构7和偶臂压紧机构14分别独立设置于奇臂17和偶臂18的内一侧，与奇臂行走轮4和偶臂行走轮16对应的布置在导线6的下端与上端；奇臂夹紧机构2和偶臂夹紧机构15分别独立设置在奇臂17和偶臂18的顶端，位于导线6上端；奇臂回转机构8和偶臂回转机构12分别独立安装在奇臂17和偶臂18的底端；奇臂伸缩机构I和偶臂伸缩机构13分别独立设置在奇臂17和偶臂18的臂内；图像处理控制器10、机械运动控制器11均设置于巡检机器人控制箱9内部；奇臂手眼摄像头5和奇臂激光传感器3与奇臂行走轮4的中心面位于同一平面，偶臂手眼摄像头19和偶臂激光传感器20与偶臂行走轮16的中心面位于同一平面；奇臂行走轮4的中心面与奇臂压紧机构7的中心面位于同一平面，偶臂行走轮16的中心面与偶臂压紧机构14的中心面位于同一平面；奇臂伸缩机构1、奇臂夹紧机构2、奇臂激光传感器3、奇臂手眼摄像头5、奇臂压紧机构7、奇臂回转机构8、图像处理控制器10、机械运动控制器11、偶臂回转机构12、偶臂伸缩机构13、偶臂压紧机构14、偶臂夹紧机构15、偶臂手眼摄像头19和偶臂激光传感器20均由巡检机器人提供动力。
[0047]本实施例的奇臂手眼摄像头5和奇臂激光传感器3作用面竖直朝下，当奇臂17处于离线状态时，奇臂手眼摄像头5能够观测到导线6和奇臂压紧机构7的位置。奇臂激光传感器3能够检测前方障碍物的距离，距离不同，返回值也不同。当导线6不在奇臂压紧机构7的压紧轮中心面上时，奇臂激光传感器3正前方是压紧轮；当导线6在奇臂压紧机构7的压紧轮中心面上时，奇臂激光传感器3正前方是导线6 ;则可根据返回值得不同来判断视觉找线是否准确。
[0048]本实施例的奇臂回转机构8使奇臂17绕奇臂中心轴转动，偶臂回转机构12使偶臂18绕偶臂中心轴转动。在巡检机器人找线过程中，当奇臂17处于离线臂，偶臂18处于抓线臂时，偶臂回转机构12使机器人机体绕偶臂18转动，使导线6处于奇臂手眼摄像头5的视野中。奇臂回转机构8使奇臂17绕奇臂中心轴转动，使导线6和奇臂压紧机构7的中心面在同一平面。
[0049]请见图3，本发明的方法所采用的技术方案是:一种利用高压线路巡检机器人的找线装置进行自主找线控制的方法，首先假定巡检机器人的偶臂18为抓线臂，奇臂17为离线臂，其特征在于，包括以下步骤:
[0050]步骤1:巡检机器人开始找线时，机械运动控制器11发送视觉找线控制指令给图像处理控制器10，图像处理控制器10控制奇臂手眼摄像头5实时采集视频信号；
[0051]步骤2:图像处理控制器10接收到视觉找线控制指令后，控制奇臂手眼摄像头5实时采集视频图像信号，并判断:导线6是否在奇臂手眼摄像头5视野内？
[0052]若是，则执行下述的步骤3 ；
[0053]若否，则机械运动控制器11控制偶臂回转机构12转动，并回转执行步骤2中的控制奇臂手眼摄像头5实时采集视频图像信号及判断操作；其中机械运动控制器11控制偶臂回转机构12转动，其具体实现过程为:当开始找线时，若导线6不在奇臂手眼摄像头5的视野中时，则图像处理控制器10给机械运动控制器11发出导线不在奇臂手眼摄像头5视野指令，机械运动控制器11接收到该指令后，控制偶臂回转机构12转动，使奇臂17向导线6侧转动一定角度，直到导线6出现在奇臂手眼摄像头5的视野中，图像控制系统10向机械运动控制器11发出导线在手眼摄像头5的视野中的指令，机械运动控制器11停止偶臂回转机构12转动，则可以开始奇臂17的找线流程；
[0054]步骤3:根据采集到的视频图像计算出导线6与奇臂压紧机构7的中心线在视频图像中的截距kd和倾角值qd，并记录此时奇臂激光传感器3的返回值；
[0055]步骤4:判断:截距kd和倾角值qd的值是否趋于O ?
[0056]若是，则执行下述步骤5;
[0057]若否，则执行下述步骤7;
[0058]步骤5:图像处理控制器10将计算出的截距kd和倾角值qd转换成运动控制指令，反馈给机械运动控制器11，机械运动控制器11根据接受到的运动控制指令，控制偶臂回转机构12执行转动运动,使奇臂17向远离导线6的一侧偏转一定角度；
[0059]步骤6:记录奇臂激光传感器3的返回值&2，检测奇臂激光传感器3的返回值&2与B1比较，是否变化？
[0060]若是，则执行下述步骤7;
[0061]若否，则执行下述步骤8 ;
[0062]步骤7:机械运动控制器11控制偶臂回转机构12按原路径返回，并跳转执行下述的步骤9 ;步骤8:图像处理控制器10将计算出的截距1^和倾角值如转换成运动控制指令，反馈给机械运动控制器11，机械运动控制器11根据接受到的运动控制指令，控制偶臂回转机构12和奇臂回转机构8转动，同时图像处理控制器10计算奇臂手眼摄像头5实时采集的视频图像，并计算出导线6与奇臂压紧机构7的截距kd和倾角值qd，直到截距kd和倾角值qd的值趋于O ;
[0063]步骤9:记录奇臂激光传感器3的返回值a3，继续检测奇臂激光传感器3的返回值%与％比较，是否变化？
[0064]若是，则执行下述步骤11 ；
[0065]若否，则执行下述步骤10 ；
[0066]步骤10:机械运动控制器11控制偶臂回转机构12执行转动运动，使奇臂17向远离导线6的一侧偏转一定角度；
[0067]步骤11:找线成功，图像处理控制器10跟机械运动控制器11发送停止运动的控制指令，机械运动控制器11接受到停止运动控制指令后，停止偶臂回转机构12和奇臂回转机构8的运动，并记录此时奇臂激光传感器3的返回值，同时机械运动控制器11控制奇臂伸缩机构I执行缩短动作，使奇臂行走轮4落到导线6上面，奇臂17找线成功。
`[0068]本实施例中，当奇臂17为抓线臂、偶臂18为离线臂时，偶臂18自主找线控制方法与，奇臂17自主找线控制方法一样。
[0069]以下以奇臂17找线为例，对本发明具体工作流程做进一步描述:
[0070]步骤1:首先检测找线装置各部分是否正常，具体包括:奇臂手眼摄像头5是否返回视频图像，检测激光传感器3是否有返回值，检查机械运动处理器11能否控制偶臂回转机构12、奇臂回转机构8、偶臂压紧机构14、奇臂压紧机构7、偶臂夹紧机构15、奇臂夹紧机构2、偶臂伸缩机构13、和奇臂伸缩机构I正常运动，检测导线6是否拉紧，一切部件工作正常后，进行下一步骤。
[0071]步骤2:巡检机器人的偶臂18为抓线臂，奇臂17为离线臂，为保证巡检机器人的安全，偶臂行走轮16落于导线6上，使偶臂压紧机构14压紧导线6，偶臂夹紧机构15夹紧导线6，偶臂伸缩机构13为缩短状态；奇臂压紧机构7在奇臂17的下限位处，奇臂伸缩机构I在奇臂17的上限位出，奇臂夹紧机构2在张开最大限位处。
[0072]步骤3:上述工作完成后，机械运动控制器11发送找线指令给图像处理器10，图像处理器10使奇臂手眼摄像头5实时采集视频图像。
[0073]步骤4:图像处理器10检测奇臂手眼摄像头5采集的视频图像，查看导线6是否在视频图像中，如果导线6不在视频图像中，则机械运动处理器11控制偶臂回转机构12转动，将导线6调整到奇臂手眼摄像头5的视野中。
[0074]步骤5:如果导线6在视频图像中，图像处理器10计算出导线6与奇臂压紧机构7的压紧轮中心线在成像图片中的截距^和倾角qd，并记录此时奇臂激光传感器3的返回值
O
[0075]步骤6:检测截距kd和倾角qd的值是否趋近于0，若两个值均趋近于0，则机械运动处理器9控制偶臂回转机构12转动一定角度，记录奇臂激光传感器3的返回值a2，若B2-B1 Φ 0，则偶臂回转机构按原路径返回；若a2_ai=0，则证明刚开始的位置还不是奇臂17的最佳落线位置，机械运动处理器11将控制偶臂回转机构12和奇臂回转机构8转动，使截距kd和倾角qd趋近于O。再次记录奇臂激光传感器3的返回值a3，若a3_a2 Φ O,则奇臂17找线成功，奇臂17可以执行落`线动作；ga3-a2=0，则机械运动处理器9控制偶臂回转机构12转动一定角度，使机械运动处理器11控制奇臂回转机构8和偶臂回转机构12转动，使截距kd和倾角qd趋近于0，再次检测奇臂激光传感器3的值是否变化，若发生变化则找线准确，可以执行落线的操作，若没有发生变化则继续重发上述操作。
[0076]步骤7:若检测截距kd和倾角qd的值不同时趋近于0，则机械运动控制器11控制偶臂回转机构12和奇臂回转机构8转动，使图像处理器10计算的截距kd和倾角qd的值趋近于0，检测奇臂激光传感器3的值是否发生变化，若发生变化，则奇臂17找线准确，奇臂可以执行落线操作；若没有发生变化，则奇臂17找线不准确，则机械运功处理器11控制偶臂回转机构12转动一定角度，机械运动处理器11控制偶臂回转机构12和奇臂回转机构8转动，使截距kd和倾角qd的值趋近于0，再次检测奇臂激光传感器3的返回值是否发生变化，若发生变化，则奇臂17找线准确，若没有发生变化，则奇臂17找线不准确，则重复上述操作，直至截距kd和倾角qd的值趋近于0，且奇臂激光传感器3的返回值发生变化，则奇臂17找线准确，奇臂17可以执行落线操作。
[0077]步骤8:当巡检机器人在任一步骤中接收到停止找线的命令时，巡检机器人立即刹车并暂停所有检测与控制策略，等待地面基站发出其他控制指令。
[0078]请见图4，为奇臂17的视觉找线的原理图，(a)图中定义了导线6与奇臂压紧机构7的位姿特征坐标系{xoy}，坐标原点O位于奇臂压紧机构7中心线的连线在奇臂手眼摄像头5的成像区域的中点，X轴方向为奇臂压紧机构7中心线的连线方向，z轴方向为垂直于成像平面向外，根据右手法则，y轴方向沿成像平面向上。粗实线代表图像处理后的导线。其中，原点O与导线6在成像区域内的中心点的距离称为截距，单位为像素，并规定当kd>0时，导线6在压紧轮机构7的外侧，当kd〈0时，导线6在压紧轮机构7的内侧；导线6在成像区域内与X轴的偏转角称为倾角，单位为度，倾角的取值范围为-31〈 Θ d〈 JI，在找线过程中，当qd>0时，奇臂17逆时针转动，当qd〈0时，奇臂17的顺时针转动。
[0079]本实施例的调整截距的过程称为对中调节，由偶臂回转机构12的运动完成对中调节，运动方向由kd的正负确定，调整截距kd趋近于O ;调整倾角的过程称为平行调节，由奇臂回转机构8的运动来调节,运动方向由kd的正负确定,调整倾角Θ d趋近于O。通过对中调节和平行调节，使导线6与奇臂压紧机构7中心线连线在图像坐标系中重合。
[0080]尽管本文较多地使用了奇臂伸缩机构1、奇臂夹紧机构2、奇臂激光传感器3、奇臂行走轮4、奇臂手眼摄像头5、导线6、奇臂压紧机构7、奇臂回转机构8、巡检机器人控制箱9、图像处理器10、机械运动处理器11、偶臂回转机构12、偶臂伸缩机构13、偶臂压紧机构14、偶臂夹紧机构15、偶臂行走轮16、奇臂17、偶臂18、偶臂手眼摄像头19和偶臂激光传感器20，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
[0081]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1.一种高压线路巡检机器人的找线装置，安装在高压线路巡检机器人上，其特征在于，包括:奇臂伸缩机构(I)、奇臂夹紧机构(2)、奇臂激光传感器(3)、奇臂行走轮(4)、奇臂手眼摄像头(5)、导线(6)、奇臂压紧机构(7)、奇臂回转机构(8)、巡检机器人控制箱(9)、图像处理控制器(10)、机械运动控制器(11)、偶臂回转机构(12)、偶臂伸缩机构(13)、偶臂压紧机构(14)、偶臂夹紧机构(15)、偶臂行走轮(16)、奇臂(17)、偶臂(18)、偶臂手眼摄像头(19)和偶臂激光传感器(20)； 所述的奇臂(17)与偶臂(18)反对称安装在巡检机器人两侧； 所述的奇臂手眼摄像头(5)和奇臂激光传感器(3)分别左右独立安装在所述的奇臂(17)的顶端，所述的偶臂手眼摄像头(19)和偶臂激光传感器(20)分别左右独立安装在所述的偶臂(18)的顶端；所述的奇臂行走轮(4)和偶臂行走轮(16)分别独立安装在所述的奇臂(17)和偶臂(18)的顶端；所述的奇臂行走轮(4)和偶臂行走轮(16)可转动地架设在所述的导线(6)上，所述的奇臂压紧机构(7)和偶臂压紧机构(14)分别独立设置于所述的奇臂(17)和偶臂(18)的内一侧，与所述的奇臂行走轮(4)和偶臂行走轮(16)对应的布置在导线(6)的下端与上端；所述的奇臂夹紧机构(2)和偶臂夹紧机构(15)分别独立设置在所述的奇臂(17)和偶臂(18)的顶端，位于所述的导线(6)上端； 所述的奇臂回转机构(8)和偶臂回转机构(12)分别独立安装在所述的奇臂(17)和偶臂(18)的底端；所述的奇臂伸缩机构(I)和偶臂伸缩机构(13)分别独立设置在所述的奇臂(17)和偶臂(18)的臂内； 所述的图像处理控制器(10)、机械运动控制器(11)均设置于巡检机器人控制箱(9)内部；所述的奇臂伸缩机构(I)、奇臂夹紧机构(2)、奇臂激光传感器(3)、奇臂手眼摄像头(5)、奇臂压紧机构(7)、奇臂回转机构(8)、图像处理控制器(10)、机械运动控制器(11)、偶臂回转机构(12)、偶臂伸缩机构(13)、偶臂压紧机构(14)、偶臂夹紧机构(15)、偶臂手眼摄像头(19)和偶臂激光传感器(20)`均由巡检机器人提供动力。
2.根据权利要求1所述的高压线路巡检机器人的找线装置，其特征在于:所述的奇臂手眼摄像头(5)和奇臂激光传感器(3)与所述的奇臂行走轮(4)的中心面位于同一平面，所述的偶臂手眼摄像头(19)和偶臂激光传感器(20)与所述的偶臂行走轮(16)的中心面位于同一平面。
3.根据权利要求1所述的高压线路巡检机器人的找线装置，其特征在于:所述的奇臂行走轮(4)的中心面与所述的奇臂压紧机构(7)的中心面位于同一平面，所述的偶臂行走轮(16)的中心面与所述的偶臂压紧机构(14)的中心面位于同一平面。
4.一种利用权利要求1所述的高压线路巡检机器人的找线装置进行自主找线控制的方法，首先假定巡检机器人的偶臂(18)为抓线臂，奇臂(17)为离线臂，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:巡检机器人开始找线时，机械运动控制器(11)发送视觉找线控制指令给图像处理控制器(10)，图像处理控制器(10)控制奇臂手眼摄像头(5)实时采集视频信号； 步骤2:图像处理控制器(10)接收到视觉找线控制指令后，控制奇臂手眼摄像头(5)实时采集视频图像信号，并判断:导线(6)是否在奇臂手眼摄像头(5)视野内？ 若是，则执行下述的步骤3;若否，则机械运动控制器(11)控制偶臂回转机构(12)转动，并回转执行所述的步骤2中的控制奇臂手眼摄像头(5)实时采集视频图像信号及判断操作； 步骤3:根据采集到的视频图像计算出导线(6)与奇臂压紧机构(7)的中心线在所述的视频图像中的截距kd和倾角值qd,并记录此时激光传感器的返回值a:； 步骤4:判断:截距kd和倾角值qd的值是否趋于O ? 若是，则执行下述步骤5; 若否，则执行下述步骤7; 步骤5:图像处理控制器(10)将计算出的截距kd和倾角值qd转换成运动控制指令，反馈给机械运动控制器(11)，机械运动控制器(11)根据接受到的运动控制指令，控制偶臂回转机构(12)执行转动运动,使奇臂(17)向远离导线(6)的一侧偏转一定角度； 步骤6:记录奇臂激光传感器(3)的返回值a2，检测奇臂激光传感器(3)的返回值a2与B1比较，是否变化？ 若是，则执行下述步骤7; 若否，则执行下述步骤8; 步骤7:机械运动控制器(11)控制偶臂回转机构(12)按原路径返回，并跳转执行下述的步骤9 ； 步骤8:图像处理控制器(10)将计算出的截距kd和倾角值qd转换成运动控制指令，反馈给机械运动控制器(11)，机械运动控制器(11)根据接受到的运动控制指令，控制偶臂回转机构(12)和奇臂回转机构(8)`转动，同时图像处理控制器(10)计算奇臂手眼摄像头(5)实时采集的视频图像，并计算出导线(6)与奇臂压紧机构(7)的截距kd和倾角值qd，直到截距^和倾角值qd的值趋于O; 步骤9:记录奇臂激光传感器(3)的返回值&3，继续检测奇臂激光传感器(3)的返回值%与％比较，是否变化？ 若是，则执行下述步骤11; 若否，则执行下述步骤10; 步骤10:机械运动控制器(11)控制偶臂回转机构(12)执行转动运动，使奇臂(17)向远离导线(6)的一侧偏转一定角度； 步骤11:找线成功，图像处理控制器(10)跟机械运动控制器(11)发送停止运动的控制指令，机械运动控制器(11)接受到停止运动控制指令后，停止偶臂回转机构(12 )和奇臂回转机构(8)的运动，并记录此时奇臂激光传感器(3)的返回值，同时机械运动控制器(11)控制奇臂伸缩机构(I)执行缩短动作，使奇臂行走轮(4)落到导线(6)上面，奇臂(17)找线成功。
5.根据权利要求4所述的高压线路巡检机器人的自主找线控制方法，其特征在于:当所述的奇臂(17)为抓线臂、偶臂(18)为离线臂时，偶臂(18)自主找线控制方法与所述的奇臂(17)自主找线控制方法一样。
6.根据权利要求4所述的高压线路巡检机器人的自主找线控制方法，其特征在于:步骤2中所述的若导线(6)不在奇臂手眼摄像头(5)视野内，则机械运动控制器(11)控制偶臂回转机构(12)转动，其具体实现过程为:当开始找线时，若导线(6)不在奇臂手眼摄像头(5)的视野中时，则图像处理控制器(10)给机械运动控制器(11)发出导线不在奇臂手眼摄像头(5)视野指令，机械运动控制器(11)接收到该指令后，控制偶臂回转机构(12)转动，使奇臂(17)向导线(6)侧转动一定角度，直到导线(6)出现在奇臂手眼摄像头(5)的视野中，图像控制系统(10)向机械运动控制器(11)发出导线在手眼摄像头(5)的视野中的指令，机 械运动控制器(11)停止偶臂回转机构(12)转动，则可以开始奇臂(17)的找线流程。
【文档编号】B25J13/08GK103762522SQ201410061215
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】王伟, 吴功平, 杨智勇, 白玉成, 周鹏, 王忠亮, 占必红, 胡健 申请人:武汉大学