The invention discloses a power transmission line inspection robot visual servo line grasping control method. Which belongs to the field of automation and control, in order to overcome the existing manual control of robot grasping line defects, improve the degree of autonomy and power transmission line inspection robot, expanding the scope of application of the robot inspection and operation. The invention is used for the robot to carry out the self grasping line on the basis of identifying the transmission line. The grasping line control process is as follows: (1) kinematics modeling of robot body; (2) establish hand eye model of line grasping motion; (3) build frame of servo line controller; (4) design visual servo controller. The invention of the digital image processing technology is introduced into the robot control, the relative pose relation acquisition line and robot based on image information collected by the robot, through the design of visual servo controller, the robot can independently complete the fall line of action, provides a technical means for the intelligent robot on the line to carry out independent inspection and operation.
【技术实现步骤摘要】
一种输电线路巡检机器人视觉伺服抓线控制方法
本专利技术属于自动化控制领域,具体涉及一种输电线路巡检机器人视觉伺服抓线控制方法,用于输电线路巡检与维护机器人基于视觉图像自主伺服抓线。
技术介绍
截止2014年底,我国220kV及以上输电回路长度已经超过60万千米,输电网络需要定期巡视维护。目前,这项工作主要由通过人工使用望远镜在地面对线路进行观察,必要时工人还要登塔走线开展检测作业,工作劳动强度大、危险性高、维护成本高。为了解决以上问题,并提高线路检测和维护的精细化和自动化水平,输电线巡检机器人成为研究热点。为了跨越线路上防振锤、悬垂线夹等金具障碍,机器人需要通过行走轮脱线躲避障碍,越障后的行走轮抓线是自动越障中的关键环节,抓线的准确性和可靠性是研究的要点。已有文献研究了基于光电开关的输电线定位与抓线方法[孙翠莲等.一种改进的超高压输电线路巡检机器人越障方法.机器人,2006,28(4):379-384.]和基于电磁传感器的机器人手臂与相线位姿判断方法[陈中伟等.高压巡线机器人电磁传感器导航方法.传感器与微系统,2006,25(9):33-35,39.],而这些方法都是利用局部信息,可靠性容易受外界环境的干扰,可能会产生伪真的信息,且缺乏直观性。另有文献采用傅里叶描述子构造具有不变性的轮廓形状特征矢量,识别机器人驱动轮,进而抽取图像特征和估计驱动轮-相线在图像空间中的相对位姿,并设计了带有死区的比例控制律来实现驱动轮-相线“对中”控制[张运楚等.架空输电线路巡线机器人越障视觉伺服控制.机器人,2007,29(2):111-116.]。而该方法仅对行走轮的位置 ...
【技术保护点】
一种输电线路巡检机器人视觉伺服抓线控制方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)机器人运动学建模:根据机器人本体设计特征,建立机器人关节坐标系,获取机器人的运动学方程;(2)建立抓线运动的手眼模型:利用机器人相机获取的包含输电线路与机器人手臂的图像,建立采集图像坐标系与世界坐标系的相对关系,描述机器人旋转关节角与输电线图像特征变化的关系;(3)构建伺服抓线控制器:根据机器人运动学模型与抓线运动的手眼模型,建立双层闭环构架的控制闭环,由机器人伺服控制器控制巡检机器人本体组成第一层闭环,通过视觉伺服控制器分析图像自动生成控制指令,并传送给机器人伺服控制器,组成第二层闭环。(4)设计视觉伺服控制器:通过图像处理计算抓线图像的特征偏差,设计伺服控制器。
【技术特征摘要】
1.一种输电线路巡检机器人视觉伺服抓线控制方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)机器人运动学建模:根据机器人本体设计特征,建立机器人关节坐标系,获取机器人的运动学方程;(2)建立抓线运动的手眼模型:利用机器人相机获取的包含输电线路与机器人手臂的图像,建立采集图像坐标系与世界坐标系的相对关系,描述机器人旋转关节角与输电线图像特征变化的关系;(3)构建伺服抓线控制器:根据机器人运动学模型与抓线运动的手眼模型,建立双层闭环构架的控制闭环,由机器人伺服控制器控制巡检机器人本体组成第一层闭环,通过视觉伺服控制器分析图像自动生成控制指令,并传送给机器人伺服控制器,组成第二层闭环。(4)设计视觉伺服控制器:通过图像处理计算抓线图像的特征偏差,设计伺服控制器。2.根据权利要求1所述的一种输电线路巡检机器人视觉伺服抓线控制方法,其特征在于,所述机器人运动学建模包括以下步骤:在机器人各关节处建立关节坐标系,获取各关节处D-H参数;以机器人在线手臂作为基座,计算机器人脱线手臂的运动学方程,获取脱线手臂的末端位姿:其中,α与β分别为线路倾角与箱体倾角,Cα+β与Sα+β分别代表cos(α+β)与sin(α+β),dm为双臂间距,Cij与Sij分别代表cos(θi+θj)与sin(θi+θj),质心移动距离dac=l6+l4-l3-l2+d4-d3,l2与l5为上臂长度,l3与l4为下臂长度,l6与l7为相机距离,d3与d4为移动关节伸缩量,θ3与θ4为旋转关节转动量,rw为驱动轮轮径。3.根据权利要求1所述的一种输电线路巡检机器人视觉伺服抓线控制方法,其特征在于,所述机器人抓线运动的手眼模型为:抓线运动的中心透视投影关系模型为:若设输电线路上一点为目标点,则u与v是目标点在图像坐标系中的坐标,sx与sy是X和Y方向上的采样频率;f是相机焦距,fx=f·sx与fu=f·sy为等效焦距,u0与v0是图像物理坐标系原点在图像坐标系中的坐标,(xc,yc,z...
【专利技术属性】
技术研发人员:王洪光,李瀚儒,宋屹峰,许继葵,姜勇,张钰,郭伟斌,孙鹏,张成巍,罗红,伍衡,宁宇,
申请(专利权)人:中国科学院沈阳自动化研究所,广州供电局有限公司,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。