一种高压带电作业主从机器人作业装置和方法与流程

本申请涉及一种机器人高空作业平台，尤其涉及一种高压带电作业主从机器人作业装置和方法。

背景技术：

高压线路的带电作业是电力设备测试、检修和改造的重要手段，它为提高供电可靠性，减少停电损失、保证电网安全做出了巨大贡献。带电作业对操作人员的技术水平和熟练程度、气候条件、安全防护用具等要求非常严格，由于担心安全隐患、缺乏合适的人身安全防护用具及带电作业技术培训不够等，部分地区对配电线路的带电作业进行了限制，致使配电线路停电作业频繁，配电可靠性指标不能完成，从而给电力企业带来了很大的经济损失，给人民生活和生产带来了很大的不便。目前的技术方案大多通过远程遥控机械臂末端工具接近电力目标，进行故障目标检修任务，使得检修人员可以从高空危险的作业环境中脱离出来。为了减轻操作者的工作负担，在机械臂的末端安装有双目摄像头，让机器人具有一定的自动化作业能力，同时安装有一个全局摄像机，用于监控机器人整个作业环境，但是这样子的作业平台来进行带电检修作业时，完全依靠检修人员的参与，并没有加入机器的智能辅助，自动化能力缺乏、效率低下以及存在高空作业对检修人员带来的人身安全隐患。

技术实现要素：

本申请提供了一种高空带电作业主从机器人作业装置和方法，通过无人机来对故障点进行定位，能够监控整个作业环境，使得检修机器人替代检修人员进行高空带电作业，大大降低检修人员的工作强度和风险程度，节省很多前期的安全预防工作，提高电力抢修效率。

本申请提供了一种高压带电作业主从机器人作业装置，包括：

无人机、绝缘斗臂车和伺服控制平台；

所述无人机携带有双目视觉摄像头，悬停于所述绝缘斗臂车上方；

所述伺服控制平台与所述绝缘斗臂车通信连接。

优选的，所述绝缘斗臂车的机械臂末端承载有检修机器人。

优选的，所述检修机器人包括两个六自由度机械臂，所述两个六自由度机械臂末端都安装有双目深度摄像头。

优选的，所述检修机器人还包括机械臂末端维修控制器，所述机械臂末端维修控制器用于控制所述两个六自由度机械臂执行维修任务。

优选的，所述伺服控制平台包括全局监视器、遥操作平台和无线高频信号模块，所述全局监视器用于获取检修机器人作业数据，所述遥操作平台用于发送控制指令给所述检修机器人，所述无线高频信号模块用于接收高频信号以及发送所述高频信号。

优选的，所述两个六自由度机械部末端还设置有标志物件，所述标志物件用于对所述作业臂的检测识别和空间姿态估计。

本申请第二方面提供了一种高压带电作业主从机器人作业方法，所述一种高压带电作业主从机器人作业方法在如前所述的一种高压带电作业主从机器人作业装置执行，所述方法包括步骤：

获取故障点的位置信息；

实时检测斗臂车与所述故障点的相对位置，当所述相对位置小于或等于预置坐标范围时，启动所述斗臂车对所述故障点实施检修作业。

优选的，所述获取故障点的位置信息具体包括：

检测识别所述故障点的位置信息，并获取斗臂车的标志物件的位置信息；

分别根据所述故障点的位置信息和所述标志物件的位置信息，构建所述故障点和所述标志物件的三维空间位置数据，并通过所述三维空间位置数据计算出所述故障点和所述标志物件的坐标差量。

优选的，所述实时检测斗臂车与所述故障点的相对位置，当所述相对位置小于或等于预置坐标范围时，启动检修机器人进行检修作业启动所述斗臂车对所述故障点实施检修作业具体包括:

实时获取所述故障点和所述斗臂车的标志物件的坐标差量，并判断所述坐标差量是否小于或等于预置坐标范围，若是，启动所述斗臂车进行检修作业。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种高压带电作业主从机器人作业装置和方法，装置包括：无人机、绝缘斗臂车和伺服控制平台；所述无人机携带有双目视觉摄像头，悬停于所述绝缘斗臂车上方；所述伺服控制平台与所述绝缘斗臂车通信连接。

本申请提供的装置通过对无人机来对故障点进行定位，能够监控整个作业环境，使得检修机器人替代检修人员进行高空带电作业，大大降低检修人员的工作强度和风险程度，节省很多前期的安全预防工作，提高电力抢修效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请提供的一种高压带电作业主从机器人作业装置的一个实施例的结构示意图一；

图2为本申请提供的一种高压带电作业主从机器人作业装置的一个实施例的结构示意图二；

图3为本申请提供的一种高压带电作业主从机器人作业装置的一个实施例的结构示意图三。

具体实施方式

本申请提供了一种高压带电作业主从机器人作业装置和方法，能够监控整个作业环境，使得检修机器人替代检修人员进行高空带电作业，大大降低检修人员的工作强度和风险程度，节省很多前期的安全预防工作，提高电力抢修效率。

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1-3，图1为本申请提供的一种高压带电作业主从机器人作业装置的一个实施例的结构示意图一；图2为本申请提供的一种高压带电作业主从机器人作业装置的一个实施例的结构示意图二；图3为本申请提供的一种高压带电作业主从机器人作业装置的一个实施例的结构示意图三。

本申请提供了一种高压带电作业主从机器人作业装置，包括：

无人机1、绝缘斗臂车7和伺服控制平台；

无人机1携带有双目视觉摄像头，悬停于绝缘斗臂车7上方；

伺服控制平台与绝缘斗臂车7通信连接。

进一步地，绝缘斗臂车7的机械臂末端承载有检修机器人。

进一步地，检修机器人包括两个六自由度机械臂2，两个六自由度机械臂22末端都安装有双目深度摄像头。

进一步地，检修机器人还包括机械臂末端维修控制器，机械臂末端维修控制器用于控制两个六自由度机械臂2执行维修任务。

进一步地，伺服控制平台包括全局监视器3、遥操作平台4和无线高频信号模块5，全局监视器用于获取检修机器人作业数据，遥操作平台4用于发送控制指令给检修机器人，无线高频信号模块用于接收高频信号以及发送高频信号。

进一步地，两个六自由度机械臂2末端还设置有标志物件，标志物件用于对作业臂的检测识别和空间姿态估计。

需要说明的是，本申请提供的一种高空带电作业主从机器人作业装置，包括有地面端的伺服控制平台和携带有双目摄像机的无人机1进行全局视场获取，以及检修机器人高空自主检修作业，近地端有全局监视器、遥操作平台4和无线高频信号模块5，其中该无线高频信号模块5具体包括无线高频信号接收器和无线高频信号发生器；检修人员通过全局监视器查看检修机器人的作业情况，并对一些特殊情况和紧急情况通过遥操作平台4发送控制指令给检修机器人进行高级决策以及紧急干预；

高空检修作业由检修机器人和绝缘斗臂车7互相配合，其中绝缘斗臂车7的机械臂末端承载有检修机器人，且末端安装有标志物件，装载有双目视觉摄像机的无人机1通过对绝缘斗臂车7的机械臂末端的标志物和故障点6之间建立起三维的空间以及目标检测和识别，计算出二者在三维空间中的坐标，反馈到斗臂车机械臂的机械臂2末端维修控制器，当控制器检测到标志物件与故障点6的空间坐标的偏差量是否在预设坐标范围内t(△x,△y,△z)。检修机器人包括有两个六自由度机械臂2，机械臂2的末端由双目视觉伺服以及双目视觉伺服控制器构成；且六自由度机械臂2安装有双目深度摄像头，双目摄像头利用视差对电力故障场景构建三维目标空间，将在目标空间检测到的故障位置的坐标(x,y,z)，通过空间旋转和向量平移映射到机械臂2底部的世界坐标系位置(x,y,z)，从而感知目标故障在机械臂2世界坐标系的空间位姿，如图3所示：当机械臂2找到目标障碍之后，机械臂2末端维修控制器将靠近目标位置，两个机械臂2将协同自主规划机械臂2末端维修控制器进行维修任务。

绝缘斗臂车7的机械臂末端设置有标志物件，用于对机械臂的检测识别和空间姿态估计，无人机1携带有双目视觉摄像头，悬停于空中，对故障点6和斗臂车标志物件进行三维空间构建和检测识别。通过双目视觉建立起三维空间(o-xyz)，如图2所示，计算出故障位置和斗臂车标志物件的坐标差量，然后反馈到斗臂车的机械臂2末端维修控制器，调节斗臂车的作业臂的空间姿态，直到和故障点6的偏差量在系统的预设坐标范围内t(△x,△y,△z)，完成绝缘斗臂车7自动化对准抵达故障点6。作业臂到达故障点6区域之后启动检修机器人，进行检修作业。

本申请的机械臂自主作业功能，可以在无人操作的时候实现自动定位故障目标进行检修任务。机械臂2的末端安装有双目深度摄像头，用于对检修的物体进行三维目标空间的构建，如图3所示。目标空间坐标系(x,y,z)需要进一步映射到以机械臂底部为基的世界坐标系空间(x,y,z)，得到检修目标在机械臂底部的世界坐标系的位姿估计。其映射关系如公式1所示，目标空间坐标经过r矩阵进行旋转，然后再经过向量t进行平移就得到机械臂世界坐标系空间。

其中r是一个3*3的单位正交矩阵，t是一个平移向量。(x,y,z)机械臂末端双目视觉目标空间坐标系，(x,y,z)是机械臂底部的世界坐标系。

本申请的高压带电作业主从机器人作业装置，使用无人机1悬停于高空捕获整个机器人高空作业环境作为全局视觉监控，替代将全局摄像头固定在绝缘斗臂车作业臂末端标志物件和故障点6检修位置检测和识别以及三维建模，可实现作业臂自动化抵达检修目标位置。另外还在机械臂末端安装有双目摄像头用于实现机械臂2自动化检修任务，地面工作人员可以通过遥操作平台4加入人的高级决策智能以及紧急处理。本申请的明显优势在于自动化水平高，作业效率高，不受作业场地约束，同时避免人在高空作业人身安全风险以及全局摄像头安放在绝缘斗臂车7引起的视觉扰动。

本申请第二方面提供了一种高压带电作业主从机器人作业方法，一种高压带电作业主从机器人作业方法在如前任一项的一种高压带电作业主从机器人作业装置执行，方法包括步骤：

获取故障点的位置信息；

实时检测斗臂车与所述故障点的相对位置，当所述相对位置小于或等于预置坐标范围时，启动所述斗臂车对所述故障点实施检修作业。

进一步地，所述获取故障点的位置信息具体包括：

检测识别所述故障点的位置信息，并获取斗臂车的标志物件的位置信息；

分别根据所述故障点的位置信息和所述标志物件的位置信息，构建所述故障点和所述标志物件的三维空间位置数据，并通过所述三维空间位置数据计算出所述故障点和所述标志物件的坐标差量。

进一步地，所述实时检测斗臂车与所述故障点的相对位置，当所述相对位置小于或等于预置坐标范围时，启动检修机器人进行检修作业启动所述斗臂车对所述故障点实施检修作业具体包括:

实时获取所述故障点和所述斗臂车的标志物件的坐标差量，并判断所述坐标差量是否小于或等于预置坐标范围，若是，启动所述斗臂车进行检修作业。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。