一种带电作业机器人的耐张绝缘子清扫方法技术

本发明专利技术提出一种带电作业机器人耐张绝缘子清扫方法。机器人的机械臂响应于控制数据，携带双目摄像头和装紫外成像仪采集耐张绝缘子的高清图像和紫外成像图，并将高清图像和紫外成像图发送给数据处理与控制系统；数据处理与控制系统根据高清图像和紫外成像图计算张绝缘子的污秽面积，当污秽面积达到一定值后，第一机械臂和第二机械臂使用端部安装的绝缘子清扫刷对耐张绝缘子进行清扫。本发明专利技术中，带电作业机器人的机械臂通过摇操作或者自主作业的方式对耐张绝缘子进行带电清扫，避免了作业人员在带电高压线路附近作业所带来的危险，简化了作业步骤。

Method for cleaning tension insulator of live working robot

The invention provides a method for cleaning a tension insulator of a live working robot. The manipulator in response to the control data, carrying the binocular camera and ultraviolet imager to collect tension insulator HD images and UV imaging, and high-definition images and UV images are sent to the data processing and control system; data processing and control system according to the calculation of insulator high clear image and UV imaging map of the contamination area, while pollution area reaches a certain value, the first mechanical arm and the second arm end installed on tension insulator insulator cleaning brush for cleaning. In the invention, by way of rolling operation or independent operation of the mechanical arm live robot for cleaning of tension insulator, avoid the dangerous work brought near live high voltage line, simplifying the operation steps.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力
，具体涉及一种带电作业机器人耐张绝缘子清扫方法。
技术介绍
耐张绝缘子是当今电力系统输配电线路中最为普遍，必不可少的器件，是用于安装在不同电位的导体或导体与地电位构件之间增加爬电距离的器件。随着配电网的发展，耐张绝缘子使用量巨大。由于耐张绝缘子放置在户外，弥漫于空气中的工业污秽和自然污秽沉积在绝缘子表面形成污秽层，会大大降低耐张绝缘子的绝缘耐受能力。通常耐张绝缘子需要定期的清理，通常的做法是停电检修，若停电面积较大，会造成无法估量的损失，严重影响供电企业的经济效益和社会效益。现在广大研究人员也在积极研究耐张绝缘子的带电清理方法和工具，但该方法本质上也是人工的清理，作业人员将在高压带电线路附近作业，具有一定的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，提出一种带电作业机器人耐张绝缘子清扫方法，该方法能够在不断电的情况下，对耐张绝缘子进行带电清扫，避免了作业人员在带电高压线路附近作业带来的危险，简化了作业步骤。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种带电作业机器人耐张绝缘子清扫方法，带电作业机器人具有设置在机器人平台上的机械臂，包括第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂，第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂响应于控制数据完成以下工作：分别用第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂安装的双目摄像头和装紫外成像仪采集耐张绝缘子的高清图像和紫外成像图，并将高清图像和紫外成像图发送给数据处理与控制系统；数据处理与控制系统根据高清图像和紫外成像图计算张绝缘子的污秽面积，当污秽面积达到一定值后，第一机械臂和第二机械臂使用端部安装的绝缘子清扫刷对耐张绝缘子进行清扫。进一步，第一机械臂和第二机械臂使用端部安装的绝缘子清扫刷对耐张绝缘子清扫一次后，再次使用双目摄像头和装紫外成像仪采集耐张绝缘子的高清图像和紫外成像图，并将高清图像和紫外成像图发送给数据处理与控制系统；数据处理与控制系统根据高清图像和紫外成像图计算张绝缘子的污秽面积，以判断清扫结构是否达到要求，如果达到要求则完成清扫工作，如果没有达到要求，则第一机械臂和第二机械臂继续使用端部安装的绝缘子清扫刷对耐张绝缘子进行清扫。进一步，在作业前，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具夹持绝缘遮蔽材料对标记的带电体进行绝缘遮蔽；在作业完毕后，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具清除覆盖在带电体上的绝缘遮蔽材料。进一步，所述控制数据为各机械臂关节运动的角度期望值，该角度期望值由带电作业机器人数据处理和控制系统根据设置于绝缘斗臂车内的主操作手各关节角度变化数据解算获得；主操作手包括第一主操作手、第二主操作手和辅助主操作手；第一主操作手、第二主操作手和辅助主操作手分别与第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂对应，构成主从操作关系。进一步，所述绝缘斗臂车上设置有控制室，所述数据处理和控制系统包括第一工控机、第二工控机、显示屏和主操作手，第二工控机内置图像处理器，显示屏和主操作手位于控制室内；所述摄像机采集的作业场景图像发送给第二工控机，图像处理器对作业场景图像进行处理后获的3D虚拟作业场景，并送显示器显示。进一步，所述控制数据为各机械臂关节运动的角度期望值；带电作业机器人数据处理和控制系统根据各机械臂与作业对象的相对位置以及作业任务动作序列，使用笛卡尔空间路径规划方法规划出各机械臂的空间路径，然后根据空间路径解算出各机械臂关节运动的角度期望值。进一步，所述带电作业机器人，包括绝缘斗臂车，搭载在绝缘斗臂车上的机器人平台，安装在机器人平台上的机械臂；所述机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂，所述摄像机包括双目摄像头，所述第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂上均搭载有双目摄像头，所述第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂配合完成带电作业，其中，辅助机械臂用于夹持作业对象，第一机械臂和第二机械臂使用作业工具进行作业操作；所述数据处理和控制系统包括第一工控机、第二工控机，第二工控机内置图像处理器和带电作业动作序列库，所述带电作业动作序列库中预先存储有各项带电作业对应的动作序列数据；所述摄像机采集的作业场景图像发送给第二工控机，图像处理器对作业场景图像进行处理后获的机械臂与作业对象之间的相对位置关系，第二工控机根据所述相对位置关系以及具体带电作业所对应的动作序列规划机械臂的空间路径，并将所述机械臂的空间路径数据发送给第一工控机；第一工控机根据所述机械臂的空间路径解算出所述控制数据。进一步，所述机械臂或者主操作手为六自由度机构，包括基座，旋转轴方向与基座平面垂直的腰关节，与腰关节连接的肩关节，与肩关节连接的大臂，与大臂连接的肘关节，与肘关节连接的小臂，与小臂连接的腕关节，腕关节由三个旋转关节组成，分别为腕俯仰关节、腕摇摆关节和腕旋转关节；所述六自由度机构中各个关节均具有相应的正交旋转编码器和伺服驱动电机，正交旋转编码器用于采集各个关节的角度数据，伺服驱动电机用于控制各关节的运动；第一工控机根据机械臂各关节角度的期望值，通过控制伺服驱动电机控制按机械臂各关节运动。进一步，所述耐张绝缘子清扫刷包括叉形支架，位于叉形支架两个枝叉端部的圆刷一和圆刷三，位于枝叉底部的圆刷二，叉形支架根部为法兰盘，法兰盘用于与机械臂端部连接固定。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本专利技术能够在不断电不带负荷的情况下通过带电作业机器人的机械臂对耐张绝缘子进行带电清扫，避免了停电带来的负面影响，大幅度减少停电时间，提高供电可靠率，缓解用电投诉矛盾；(2)本专利技术使用带电作业机器人代替人进行带电清扫作业，相比于远距离用绝缘杆的清扫方法，具有更加细致的功能；(3)本专利技术使用带电作业机器人相比于需要近距离绝缘手套作业耐张绝缘子清扫方法能免于考虑电弧产生时对人体的灼伤和触电危险、高空坠落问题；(4)本专利技术使用带电作业机器人由操作人员摇杆控制，对于作业人员劳动强度要求小，减少了作业强度大出现人为失误的情况，大大提高了作业过程中的安全性，从一定程度上可以减少事故的发生。附图说明图1为本专利技术带电作业机器人一种实施例的整体结构示意图；图2为本专利技术中绝缘斗臂车的系统组成框图；图3为本专利技术中机器人平台的结构示意图；图4为本专利技术中机械臂的结构示意图。图5是本专利技术方法流程图。图6是本专利技术带电作业机器人带电清扫耐张绝缘子的作业环境示意图。图7是本专利技术带电作业机器人使用的耐张绝缘子清扫刷结构示意图。具体实施方式容易理解，依据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术带电作业机器人耐张绝缘子清扫方法的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限制或限定。带电作业机器人包括绝缘斗臂车1、控制室2、伸缩臂3、机器人平台4。其中，绝缘斗臂车1上架设控制室2和伸缩臂3，伸缩臂3末端连接机器人平台4，机器人平台4与控制室2之间采用光纤以太网通信或者无线网络通信。绝缘斗臂车1可供操作人员驾驶，从而将机器人平台4运输到作业现场。绝缘斗臂车1上装有支撑腿，支撑腿可以展开，从而将绝缘斗臂车1与地面稳固支撑。绝缘斗臂车1上装有发电机，从而给控制室2及伸缩臂3供电。伸缩臂3设有沿伸缩方向的驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带电作业机器人耐张绝缘子清扫方法，其特征在于，带电作业机器人具有设置在机器人平台上的机械臂，包括第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂，第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂响应于控制数据完成以下工作：分别用第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂安装的双目摄像头和装紫外成像仪采集耐张绝缘子的高清图像和紫外成像图，并将高清图像和紫外成像图发送给数据处理与控制系统；数据处理与控制系统根据高清图像和紫外成像图计算张绝缘子的污秽面积，当污秽面积达到一定值后，第一机械臂和第二机械臂使用端部安装的绝缘子清扫刷对耐张绝缘子进行清扫。

【技术特征摘要】
1.一种带电作业机器人耐张绝缘子清扫方法，其特征在于，带电作业机器人具有设置在机器人平台上的机械臂，包括第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂，第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂响应于控制数据完成以下工作：分别用第一机械臂、第二机械臂以及辅助机械臂安装的双目摄像头和装紫外成像仪采集耐张绝缘子的高清图像和紫外成像图，并将高清图像和紫外成像图发送给数据处理与控制系统；数据处理与控制系统根据高清图像和紫外成像图计算张绝缘子的污秽面积，当污秽面积达到一定值后，第一机械臂和第二机械臂使用端部安装的绝缘子清扫刷对耐张绝缘子进行清扫。2.如权利要求1所述耐张绝缘子清扫方法，其特征在于，第一机械臂和第二机械臂使用端部安装的绝缘子清扫刷对耐张绝缘子清扫一次后，再次使用双目摄像头和装紫外成像仪采集耐张绝缘子的高清图像和紫外成像图，并将高清图像和紫外成像图发送给数据处理与控制系统；数据处理与控制系统根据高清图像和紫外成像图计算张绝缘子的污秽面积，以判断清扫结构是否达到要求，如果达到要求则完成清扫工作，如果没有达到要求，则第一机械臂和第二机械臂继续使用端部安装的绝缘子清扫刷对耐张绝缘子进行清扫。3.如权利要求1所述耐张绝缘子清扫方法，其特征在于，在作业前，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具夹持绝缘遮蔽材料对标记的带电体进行绝缘遮蔽；在作业完毕后，第一机械臂和第二机械臂端部安装夹持工具，用夹持工具清除覆盖在带电体上的绝缘遮蔽材料。4.如权利要求1所述耐张绝缘子清扫方法，其特征在于，所述控制数据为各机械臂关节运动的角度期望值，该角度期望值由带电作业机器人数据处理和控制系统根据设置于绝缘斗臂车内的主操作手各关节角度变化数据解算获得；主操作手包括第一主操作手、第二主操作手和辅助主操作手；第一主操作手、第二主操作手和辅助主操作手分别与第一机械臂、第二机械臂和辅助机械臂对应，构成主从操作关系。5.如权利要求4所述耐张绝缘子清扫方法，其特征在于，所述绝缘斗臂车上设置有控制室，所述数据处理和控制系统包括第一工控机、第二工控机、显示屏和主操作手，第二工控机内置图像处理器，显示屏和主操作手位于控制室内；所述摄像机采集的作业场景图像发送给第二工控机，图像处理器对作业场景图像进行处理后获的3D虚拟作业场景，并送显示器显...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，林立斌，郭毓，汤冯炜，韩昊一，吴禹均，苏鹏飞，吴巍，李光彦，黄颖，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32