一种裸导线绝缘涂覆机器人系统及其升降控制方法与流程

本发明涉及电缆涂覆领域，特别涉及一种裸导线绝缘涂覆机器人系统及其升降控制方法。

背景技术：

早期的架空电力线普遍采用裸线形式，如果电力线上因意外挂有风筝、塑料等杂物容易造成高压电线之间的短路，从而引发意外断电等事故，因此有必要对该部分裸线电网进行绝缘改造，将架空裸线更换为绝缘导线。

国内的地势错综复杂，部分地区的施工难度大甚至不具备施工条件，更换绝缘导线作业难以展开，且存在停电时间长、安全风险大、改造成本高等问题。随着技术的发展，开始采用绝缘涂覆机器人进行绝缘涂覆作业，对架空裸线进行绝缘涂覆，无需进行更换，降低改造难度。

现有的绝缘涂覆机器人往往通过人工挂载到需要进行绝缘涂覆作业的裸线上，对于施工人员来说存在一定的安全风险，且使用不方便。若采取机械挂载的方式，无论采取人工遥控或机械自动挂载，为保证绝缘涂覆机器人在裸线上的挂载成功，均需要保证绝缘涂覆机器人在升降过程中的平衡。

可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种裸导线绝缘涂覆机器人系统及其升降控制方法，旨在实现涂覆装置的升降过程中自动调整并维持动态平衡，便于在电线上挂载。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法，包括以下步骤：步骤so1：对裸导线绝缘涂覆机器人系统进行数据初始化，监控装置对涂覆装置的状态数据进行界面显示；步骤s02：监控装置向涂覆装置发送上升/下降指令；步骤s03：涂覆装置的控制模块接收上升/下降指令，并通过角运动检测模块周期性采集涂覆装置的角运动数据；步骤s04：控制模块将涂覆装置上的升降控制位置预先设置为升降点，根据角运动数据和升降点进行调平计算以得到调平结果，并输出调平结果至涂覆装置的升降模块；步骤s05；升降模块接收调平结果进行调平，并返回状态数据至监控装置；步骤s06：监控装置接收返回的状态数据并更新界面显示。

所述的裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法，其中，所述升降点在涂覆装置上设置有四个并构成一个矩形平面作为参考坐标系。

所述的裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法，其中，所述角运动数据包括以矩形平面作为参考坐标系的roll角、pitch角。

所述的裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法，其中，所述调平算法具体如下：将roll角、pitch角进行叠加得到矩形平面的水平角度偏差量以计算四个升降点的调平偏差量；根据roll角、pitch角，通过pid计算分别得到四个升降点的升降速度值；根据四个升降点的调平偏差量和对应的升降速度值，计算得到四个升降点对应的调整速度值作为调平结果。

所述的裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法，其中，当升降模块没有返回状态数据或返回状态数据时发生错误，则丢弃该状态数据并返回步骤s03。

所述的裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法，其中，所述监控装置与涂覆装置之间采用无线通讯。

一种裸导线绝缘涂覆机器人系统，其特征在于，包括监控装置和与监控装置通讯连接的涂覆装置；所述监控装置上设置有显示屏；所述涂覆装置包括机架、以及设置在机架上的涂覆模块、行走模块、控制模块、升降模块和角运动检测模块；所述裸导线绝缘涂覆机器人系统执行如上所述的裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法。

有益效果：

本发明提供了一种裸导线绝缘涂覆机器人系统及其升降控制方法，相比现有技术，通过设置升降点和周期性采集角运动数据，根据升降点和角运动数据进行调平计算得到调平结果，升降模块根据调平结果进行调平，通过对涂覆装置的平衡状态进行周期性的自动调整，从而保持涂覆装置在升降或下降过程中的动态平衡，无需人工调平，操作方便，便于挂载涂覆装置。

附图说明

图1为本发明一种裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法的步骤示意图。

图2为本发明所述矩形平面的说明示意图。

图3为本发明一种裸导线绝缘涂覆机器人系统的结构示意图。

主要元件符号说明：100-升降点、200-矩形平面、300-监控装置、310-显示屏、400-涂覆装置、410-机架、420-涂覆模块、430-行走模块、440-控制模块、450-升降模块、451-牵引轮、452-升降电机、460-角运动检测模块。

具体实施方式

本发明提供一种裸导线绝缘涂覆机器人系统及其升降控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明提供一种裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法，包括以下步骤。

步骤so1：对裸导线绝缘涂覆机器人系统进行数据初始化，监控装置300对涂覆装置400的状态数据进行界面显示；通过对裸导线绝缘涂覆机器人系统的数据初始化，避免旧数据影响系统的正常工作。

步骤s02：监控装置300向涂覆装置400发送上升/下降指令，控制涂覆装置400工作。

步骤s03：涂覆装置400的控制模块440接收上升/下降指令，并通过角运动检测模块460周期性采集涂覆装置400的角运动数据，以用于实现涂覆装置400的动态平衡。需要说明的是，所述角运动检测装置，优选为陀螺仪，可测定pitch角、yaw角、roll角这三个欧拉角的角度值以及角加速度。

步骤s04：控制模块440将涂覆装置400上的升降控制位置预先设置为升降点100，根据角运动数据和升降点100进行调平计算以得到调平结果，并输出调平结果至涂覆装置400的升降模块450；

请参阅图2，在某些实施方式中，所述升降点100在涂覆装置400上设置有四个并构成一个矩形平面200作为参考坐标系。通过该设置，矩形平面200可分为前后轴、左右轴，便于进行调平计算。

进一步地，在某些实施方式中，所述角运动数据包括以矩形平面200作为参考坐标系的roll角、pitch角；其中，所述roll角为矩形平面200绕x轴旋转的旋转角，所述pitch角为矩形平面200绕y轴旋转的旋转角。通过上述两个欧拉角，反映涂覆装置400在上升或下降过程中的平衡情况。

请参阅图2，具体地，在某些实施方式中，所述调平算法如下：将roll角、pitch角进行叠加得到矩形平面200的水平角度偏差量以计算四个升降点100的调平偏差量；根据roll角、pitch角，通过pid计算分别得到四个升降点100的升降速度值；根据四个升降点100的调平偏差量和对应的升降速度值，计算得到四个升降点100对应的调整速度值作为调平结果。

需要说明的是，所述pid计算包括比例计算、误差积分积累计算、微分角加速度计算。

步骤s05；升降模块450接收调平结果进行调平，并返回状态数据至监控装置300；升降模块450根据调平结果分别对四个升降点100的速度值进行调整，从而实现对涂覆装置400的平衡调整。同时，返回状态数据实现闭环控制，实现对涂覆装置400的升降状态的监控。

进一步地，在某些实施方式中，当升降模块450没有返回状态数据或返回状态数据时发生错误，即升降模块450未能接收或执行调平结果，则丢弃该状态数据并返回步骤s03，避免错误的状态数据影响系统的正常工作，提高系统的鲁棒性。

步骤s06：监控装置300接收返回的状态数据并更新界面显示；需要说明的是，涂覆装置400周期性采集角运动数据进行调平计算，监控装置300的界面显示的状态数据也随之周期性更新。

作为一种优选，所述监控装置300与涂覆装置400之间采用无线通讯，便于操作人员通过监控装置300远程控制和监控涂覆装置400的工作状态。

请参阅图1，本发明还提供了一种裸导线绝缘涂覆机器人系统，包括监控装置300和与监控装置300通讯连接的涂覆装置400；所述监控装置300上设置有显示屏310；所述涂覆装置400包括机架410、以及设置在机架410上的涂覆模块420、行走模块430、控制模块440、升降模块450和角运动检测模块460；所述裸导线绝缘涂覆机器人系统执行如上所述的裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法；由于上文对该裸导线绝缘涂覆机器人系统的升降控制方法进行了详细的描述，此处不再赘述。

需要说明的是，所述控制模块440可选为mcu单元或plc单元，若采用单片机控制，单片机的型号优选为stm32系列。

请参阅图1-3，为便于理解本发明，以上述系统为例，在本实施方式，所述控制模块440包括四组对称设置的牵引轮451和升降电机452，所述牵引轮451的位置为升降控制位置，即升降点100；当涂覆装置400在上升或下降过程中，即使升降电机452的型号相同，升降速度仍然会存在差别，涂覆装置400的角运动会产生变化；角运动检测模块460周期性采集角运动数据，控制模块440根据角运动数据和升降点100的位置来计算出调平结果，升降模块450根据调平结果对四个升降电机452的升降速度和旋转方向进行周期性调整，从而实现涂覆装置400在上升或下降过程中的自动动态平衡。同时，操作人员可根据返回的状态数据对涂覆装置400进行监控，该状态数据可包括：四个电机的升降速度、涂覆装置400的roll角和pitch角等。

综上所述，本发明通过上述的升降控制方法，实现对涂覆装置400的平衡状态的自动调整，使涂覆装置400维持动态平衡，无需人工调控，使用方便，便于挂载。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。