一种爬杆机器人及其轨迹纠偏方法技术

本发明专利技术公开了一种爬杆机器人及其轨迹纠偏方法，爬杆机器人包括作业平台和设于作业平台下侧的纵向导轨，作业平台上设有摄像机，纵向导轨上设有上、下两个抱杆单元，且两个抱杆单元之间设有电动推杆，每一个抱杆单元包括左、右两个夹爪，夹爪上设有纠偏装置；轨迹纠偏方法包括获取实际偏差角，结合不同工作模式获取对应的控制量θ，根据预设的映射关系模型获取控制量θ对应的进给量S并控制纠偏装置。本发明专利技术的爬杆机器人攀爬灵活、可适用不同杆径、可自主轨迹纠偏、可自主绕杆旋转攀爬、可远程操控、运行时间长并且能够完成对输电线路作业任务，并且轨迹纠偏方法具有能够防止爬杆机器人轨迹偏移、确保轨迹稳定可靠、简单易行、快捷可靠的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种爬杆机器人及其轨迹纠偏方法
本专利技术主要涉及到电力系统输电线路作业自动化领域的爬杆机器人及其控制方法，具体涉及一种爬杆机器人及其轨迹纠偏方法。
技术介绍
随着城市电网改造工作的开展，越来越多的输电线路需要进行人工巡检和作业。理论上，输电线路受到的外界因素影响较小，安全运行可靠性较高。但是在现实情况中，输电线路在运行一段时间后会有泥土、鸟粪等污垢的附着，酸雨等其他物质也会腐蚀输电导线。这些问题最终都会导致输电线路故障率的上升，导致停电事故的频发。国内输电线路的故障监测任务多由人工完成，工作人员通过攀爬杆柱观测输电线路是否存在绝缘子积污、温度异常、污垢附着、导线断股等故障。这种工作方式的工作效率低下，工作人员的人身安全系数也比较低，无法精确完成对输电线路的监测工作，漏检误检经常发生。因此为了保证输电线路巡检工作人员的安全，提到输电线路故障诊断工作的准确性，由机器人代替工作人员攀爬电线杆柱并完成相关作业监测任务显得越来越重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种攀爬灵活、可适用不同杆径、可自主轨迹纠偏、可自主绕杆旋转攀爬、可远程操控、运行时间长并且能够完成对输电线路作业任务的爬杆机器人，并且进一步提供了一种能够防止爬杆机器人轨迹偏移、确保轨迹稳定可靠、简单易行、快捷可靠的应用于该爬杆机器人的轨迹纠偏方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一方面，本专利技术提供一种爬杆机器人，包括作业平台和设于作业平台下侧的纵向导轨，所述作业平台上设有摄像机，所述纵向导轨上设有上、下两个抱杆单元，且两个抱杆单元之间设有电动推杆，每一个抱杆单元包括左、右两个夹爪，所述夹爪上设有纠偏装置，所述纠偏装置包括纠偏电机和纠偏丝杆，所述纠偏电机固定布置于抱杆单元上且输出端与纠偏丝杆相连，所述夹爪滑动布置于抱杆单元的前端，且所述纠偏丝杆和夹爪之间螺纹连接。优选地，所述抱杆单元包括底板、滚轮和两个抱杆臂，所述底板套设在纵向导轨上，所述底板上设有手臂驱动电机和两个直线导轨，所述滚轮设于底板的前端，两个抱杆臂中部通过转轴铰接固定于底板上，所述两个抱杆臂一端设有夹爪、另一端分别和直线导轨中的水平滑块相连，两个直线导轨的水平滑块分别通过一连杆与同一个丝杆滑台相连，所述手臂驱动电机的前端连接有手臂驱动丝杆，所述手臂驱动丝杆与丝杆滑台之间螺纹连接。优选地，所述夹爪的夹持面为弧形面。另一方面，本专利技术还提供一种前述爬杆机器人的轨迹纠偏方法，步骤包括：1）在爬杆机器人沿着电线杆爬杆过程中，通过爬杆机器人的摄像机采集电线杆上侧的绝缘子图像，获取电线杆上最外侧两条线路的绝缘子A和绝缘子B的坐标，计算绝缘子A和绝缘子B之间的中心点C的坐标值，根据当前的中心点C的坐标值和预设的攀爬基准中心点坐标计算出爬杆机器人当前的实际偏差角；2）检测爬杆机器人的工作模式，如果爬杆机器人的工作模式为纠偏模式，则跳转执行步骤3）；如果爬杆机器人的工作模式为绕杆旋转模式，则跳转执行步骤4）；3）将实际偏差角作为控制量θ，跳转执行步骤5）；4）将实际偏差角和预设的绕杆旋转偏移角取差值作为控制量θ，跳转执行步骤5）；5）根据预设的进给量S与偏差角θ之间的映射关系模型获取控制量θ对应的进给量S；6）根据偏差角θ确定的爬杆机器人的纠偏调整侧，如果纠偏调整侧为左侧，则控制指定抱杆单元左侧夹爪的纠偏装置，使得纠偏丝杆偏移进给量S；如果纠偏调整侧为右侧，则控制指定抱杆单元右侧夹爪的纠偏装置，使得纠偏丝杆偏移进给量S。优选地，步骤5）中预设的进给量S与偏差角θ之间的映射关系模型具体是指神经网络模型，且所述神经网络模型预先完成进给量S与对应的偏差角θ样本数据的训练。本专利技术的爬杆机器人具有下述优点：1、本专利技术的爬杆机器人由机器人本体（纵向导轨以及上、下两个抱杆单元构成）、纠偏装置、作业平台三部分构成。本实施例的爬杆机器人可以在杆径变化的电线杆上攀爬，在攀爬过程中纠偏装置在控制系统的控制下可完成对机器人攀爬轨迹的纠偏控制，同时纠偏装置也可以实现爬杆机器人的绕杆旋转运动。2、本专利技术的爬杆机器人的作业平台可以安装相关的作业机械臂等输电线路作业末端，当机器人攀爬到电线杆指定作业位置后其作业平台携带的作业末端将继续完成输电线路的在线监测、绝缘子清洗等作业任务。3、本专利技术的爬杆机器人可应用于输电线路自动化作业领域，可以代替工作人员攀爬输电线路电线杆并完成相关监测作业任务，有效的减少了电网检修人员的工作强度，显著地提高了输电线路作业水平，并保证了输电线路安全运行的稳定性，具有较高的推广应用价值。本专利技术的爬杆机器人的轨迹纠偏方法具有下述优点：本专利技术的爬杆机器人的轨迹纠偏方法通过获取出爬杆机器人当前的实际偏差角，然后基于不同的工作模式获取不同的控制量θ，根据预设的进给量S与偏差角θ之间的映射关系模型获取控制量θ对应的进给量S，根据偏差角θ确定的爬杆机器人的纠偏调整侧，如果纠偏调整侧为左侧，则控制指定抱杆单元左侧夹爪的纠偏装置，使得纠偏丝杆偏移进给量S；如果纠偏调整侧为右侧，则控制指定抱杆单元右侧夹爪的纠偏装置，使得纠偏丝杆偏移进给量S，从而能够实现爬杆机器人在攀爬和绕杆旋转过程中的轨迹纠偏，确保爬杆机器人在攀爬和绕杆旋转过程中轨迹固定，确保爬杆机器人可以代替工作人员攀爬输电线路电线杆并完成相关监测作业任务，有效的减少了电网检修人员的工作强度，显著地提高了输电线路作业水平，并保证了输电线路安全运行的稳定性，具有较高的推广应用价值。附图说明图1为本专利技术实施例的爬杆机器人主视结构示意图。图2为本专利技术实施例的抱杆单元的抱杆剖视结构示意图。图3为本专利技术实施例的抱杆单元的工作原理示意图。图4为本专利技术实施例的抱杆单元的工作流程示意图。图5为本专利技术实施例的攀爬基准线示意图。图6为本专利技术实施例的实际偏差角θ示意图。图例说明：1、作业平台；11、纵向导轨；12、摄像机；2、抱杆单元；20、夹爪；21、底板；211、手臂驱动电机；212、直线导轨；213、水平滑块；214、连杆；215、丝杆滑台；216、手臂驱动丝杆；22、滚轮；23、抱杆臂；231、转轴；3、电动推杆；4、纠偏装置；41、纠偏电机；42、纠偏丝杆。具体实施方式如图1、图2和图3所示，本实施例的爬杆机器人包括作业平台1和设于作业平台1下侧的纵向导轨11，作业平台1上设有摄像机12，纵向导轨11上设有上、下两个抱杆单元2，且两个抱杆单元2之间设有电动推杆3，每一个抱杆单元2包括左、右两个夹爪20，夹爪20上设有纠偏装置4，纠偏装置4包括纠偏电机41和纠偏丝杆42，纠偏电机41固定布置于抱杆单元2上且输出端与纠偏丝杆42相连，夹爪20滑动布置于抱杆单元2的前端，且纠偏丝杆42和夹爪20之间螺纹连接。本实施例中，每一个抱杆单元2包括左、右两个夹爪20，夹爪20上设有纠偏装置4，爬杆机器人在攀爬杆柱过程时，其纠偏装置4可以从两个方向进行控制，更精确的调整爬杆机器人的攀爬方向。作业平台1可以安装输电线路相关作业末端，例如视频监控云台和绝缘子清扫机械臂，这些作业末端可在爬杆机器人到达指定位置后开始工作，进一步丰富了爬杆机器人的功能。如图1、图2和图3所示，抱杆单元2包括底板21、滚轮22和两个抱杆臂23，底板21套设在纵向导轨11上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种爬杆机器人，其特征在于：包括作业平台（1）和设于作业平台（1）下侧的纵向导轨（11），所述作业平台（1）上设有摄像机（12），所述纵向导轨（11）上设有上、下两个抱杆单元（2），且两个抱杆单元（2）之间设有电动推杆（3），每一个抱杆单元（2）包括左、右两个夹爪（20），所述夹爪（20）上设有纠偏装置（4），所述纠偏装置（4）包括纠偏电机（41）和纠偏丝杆（42），所述纠偏电机（41）固定布置于抱杆单元（2）上且输出端与纠偏丝杆（42）相连，所述夹爪（20）滑动布置于抱杆单元（2）的前端，且所述纠偏丝杆（42）和夹爪（20）之间螺纹连接。

【技术特征摘要】
1.一种爬杆机器人，其特征在于：包括作业平台（1）和设于作业平台（1）下侧的纵向导轨（11），所述作业平台（1）上设有摄像机（12），所述纵向导轨（11）上设有上、下两个抱杆单元（2），且两个抱杆单元（2）之间设有电动推杆（3），每一个抱杆单元（2）包括左、右两个夹爪（20），所述夹爪（20）上设有纠偏装置（4），所述纠偏装置（4）包括纠偏电机（41）和纠偏丝杆（42），所述纠偏电机（41）固定布置于抱杆单元（2）上且输出端与纠偏丝杆（42）相连，所述夹爪（20）滑动布置于抱杆单元（2）的前端，且所述纠偏丝杆（42）和夹爪（20）之间螺纹连接。2.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于：所述抱杆单元（2）包括底板（21）、滚轮（22）和两个抱杆臂（23），所述底板（21）套设在纵向导轨（11）上，所述底板（21）上设有手臂驱动电机（211）和两个直线导轨（212），所述滚轮（22）设于底板（21）的前端，两个抱杆臂（23）中部通过转轴（231）铰接固定于底板（21）上，所述两个抱杆臂（23）一端设有夹爪（20）、另一端分别和直线导轨（212）中的水平滑块（213）相连，两个直线导轨（212）的水平滑块（213）分别通过一连杆（214）与同一个丝杆滑台（215）相连，所述手臂驱动电机（211）的前端连接有手臂驱动丝杆（216），所述手臂驱动丝杆（216）与丝杆滑台（215）之间螺纹连接。3.根据权利要求2所述的爬...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊绍胜，曹博源，高文翔，余伟，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43