一种基于感知预定位的可控激光光路控制方法技术

本申请涉及一种基于感知预定位的可控激光光路控制方法，通过控制机械臂调整反射镜位置坐标与倾斜角度进而控制成像光路完成设备角落的鸟巢、鸟类及障碍物的识别，同步控制激光光路完成设备角落的鸟巢、鸟类及障碍物的清扫与驱赶，并在机械臂上添加了预定位功能，通过机械臂端点的识别完成机械臂的预定位功能，通过坐标的计算转换完成机械臂和反射镜的路径计算，该方法省略了通过调整机械臂和反射镜寻找鸟类或鸟巢的过程，更加迅速准确地定位到鸟类或鸟巢，同时降低了机械臂的调整频次，削减整体无人机

【技术实现步骤摘要】
一种基于感知预定位的可控激光光路控制方法


[0001]本申请涉及一种无人机应用领域，具体涉及一种基于感知预定位的可控激光光路控制方法。

技术介绍

[0002]目前，在电网中，鸟类在杆塔上和变电站中筑巢非常多，鸟在活动中直接或者间接对电网产生了影响，如产生的排泄物使得绝缘子产生污闪，鸟的停留造成输电线路相与相之间的短路，尤其是下雨天，危害性更大，严重影响了电网的可靠运行，破坏系统稳定性，同时也对筑巢的鸟类存在较大隐患。
[0003]在航空系统中，利用无人机平台进行激光驱鸟是较为常见的一种驱鸟方式，这是由于通过波长为532nm的激光进行无人机驱鸟具有全自动全天候，可进行远程遥控，鸟类不会产生适应性等多个优势。但若将该套航空领域驱鸟系统运用至电力系统中进行线路和变电站驱鸟时，存在以下问题：无人机自身大小与设备结构的限制，很多有鸟筑巢的角落无人机无法到达，而由于在这些死角能够形成避雨点或发热点让鸟类更容易将巢筑在此处。因此，对于这些死角区域，尤其是设备上方、下方以及有遮挡物的前方，如有鸟筑巢，仅通过航空领域驱鸟系统进行线路和变电站驱鸟是远远不够的，在无人机由于设备阻碍已经不能通过前进、上升、下降来调整机身使激光到达指定区域时，通过改变原本只能进行直线发射的激光光路，使其形成一条可控路径是能够完成线路和变电站驱鸟的有效方式。
[0004]为此，我们提出了一种基于感知预定位的可控激光光路控制方法。

技术实现思路

[0005]一种基于感知预定位的可控激光光路控制方法包括如下步骤：
[0006]S1.通过远程操作控制无人机悬停在鸟窝驻扎的设备周围，通过所述的多自由度机械感知臂上的感知摄像头完成鸟巢或鸟类的预定位；
[0007]S2.控制感知摄像头从初始位置开始每隔一个时间间隔t3转动一定角度χ，在感知摄像头采集到带有鸟窝或鸟类的图像之前一直保持上述运动直至遍历所有旋转角度；
[0008]S3.当感知摄像头捕捉到鸟巢或鸟类图像时，通过预定位完成鸟巢或鸟类与感知摄像头的相对位置坐标获取，通过此刻机械感知臂的机械动作位置完成感知摄像头与摄像头
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激光发射装置上摄像头的相对位置坐标获取；
[0009]S4.确定激光光路所需经过的目标点的坐标，确定通过反射镜所需要实现的激光光路路径，控制摄像头
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激光发射装置和机械臂完成该项激光光路路径，以鸟巢或鸟类在感知摄像头中的直线成像光路坐标为基准，将激光光路与成像光路相交于鸟巢或鸟类的点上；
[0010]S5.通过摄像头
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激光发射装置出射激光，完成鸟类的驱逐和鸟窝的清扫。
[0011]其中，S4中所述的确定激光光路所需经过的目标点的坐标具体计算如下：
[0012]以摄像头
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激光发射装置为原点，设感知摄像头捕捉到鸟巢或鸟类图像时感知摄
像头相对摄像头
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激光发射装置的坐标为(p1,q1)，在感知摄像头捕捉到鸟巢或鸟类图像时可测得鸟巢或鸟类相对感知摄像头的坐标为(Δp,Δq)，则获取到鸟巢或鸟类相对摄像头
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激光发射装置的坐标(p1+Δp,q1+Δq)。
[0013]其中，S4中所述的确定通过反射镜所需要实现的激光光路路径具体步骤如下：
[0014]S6.调节机械臂和摄像头
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激光发射装置，确定激光出射光路经过反射镜；
[0015]S7.获取此时反射镜得坐标(d1,f1)，则调节反射镜镜面相对x轴的倾斜角
[0016]其中，S4中所述的控制摄像头
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激光发射装置和机械臂完成该项激光光路路径具体如下：
[0017]驱鸟时，控制器根据反射镜所处的角度和激光发射装置、摄像头的指向，然后将反射镜与激光发射装置和摄像头之间的角度传输到控制器，并通过运算得到机械感知臂各级电机和云台电机应旋转的角度，控制机械感知臂的旋转台、大臂二、小臂二、反射镜二以一定的次序到达所需位置，再控制激光发射装置和摄像头达到相应的位置，最后激光发射装置发射激光，通过反射镜二进行驱鸟。
附图说明
[0018]图1是本申请可控激光光路的驱鸟无人机系统整体机械结构图；
[0019]图2是本申请摄像头
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激光发射装置机械结构图；
[0020]图3是本申请电机系统模块示意图；
[0021]图4是本申请实施例一多自由度机械臂机械结构图；
[0022]图5是本申请实施例一多自由度机械臂模块示意图；
[0023]图6是本申请控制器控制回路示意图；
[0024]图7是本申请实施例二多自由度机械感知臂机械结构图；
[0025]图8是本申请实施例二多自由度机械感知臂整体安装图；
[0026]图9是本申请实施例三多自由度机械感知臂机械结构图；
[0027]图10是本申请实施例四多自由度机械感知臂机械结构图；
[0028]图11是本申请机械臂及反射镜运动路径图；
[0029]图12是本申请可控激光光路的驱鸟无人机系统整体操作示意图；
[0030]图13是本申请摄像头
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激光发射装置与感知摄像头坐标位置感知计算图；
[0031]图14是本申请摄像头
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激光发射装置激光位置路径计算图。
具体实施方式
[0032]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0033]实施例一，如图1所示，一种可控激光光路的驱鸟无人机系统包括无人机本体1、多自由度机械臂2、摄像头
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激光发射装置12、控制器13；其中所述的无人机本体1包括若干个
螺旋桨43，基础框架44，所述的螺旋桨43对称分布于基础框架44两侧；如图2所示，所述的摄像头
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激光发射装置12包括云台电机18，激光发射装置19，摄像头20，安装台21，本实施例给出所述的摄像头
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激光发射装置12两种连接方式：
[0034](1)所述的安装台21与所述的基础框架44固定连接，所述的激光发射装置19与所述的摄像头20通过电机驱动安装于所述的安装台21上，所述的激光发射装置19与所述的摄像头20电机控制和电机限位都是同步的，且两者的安装位置相近。
[0035](2)所述的安装台21通过电机驱动安装于所述的基础框架44上，所述的激光发射装置19与所述的摄像头20固定安装于所述的安装台21上，且两者的安装角度相同，安装位置相近。
[0036]如图3所示，所述的云台电机18包括云台电机定子39、云台电机转子40、云台电机减速器41和用于检测转子旋转角度的云台电机角度反馈电路42。根据上述两种连接方式的方案一所确定的具体相互连接关系如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于感知预定位的可控激光光路控制方法，其特征在于包括如下步骤：S1.通过远程操作控制无人机悬停在鸟窝驻扎的设备周围，通过所述的多自由度机械感知臂上的感知摄像头完成鸟巢或鸟类的预定位；S2.控制感知摄像头从初始位置开始每隔一个时间间隔t3转动一定角度χ，在感知摄像头采集到带有鸟窝或鸟类的图像之前一直保持上述运动直至遍历所有旋转角度；S3.当感知摄像头捕捉到鸟巢或鸟类图像时，通过预定位完成鸟巢或鸟类与感知摄像头的相对位置坐标获取，通过此刻机械感知臂的机械动作位置完成感知摄像头与摄像头
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激光发射装置上摄像头的相对位置坐标获取；S4.确定激光光路所需经过的目标点的坐标，确定通过反射镜所需要实现的激光光路路径，控制摄像头
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激光发射装置和机械臂完成该项激光光路路径，以鸟巢或鸟类在感知摄像头中的直线成像光路坐标为基准，将激光光路与成像光路相交于鸟巢或鸟类的点上；S5.通过摄像头
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激光发射装置出射激光，完成鸟类的驱逐和鸟窝的清扫。2.根据权利要求1所述的基于感知预定位的可控激光光路控制方法，其特征在于S4中所述的确定激光光路所需经过的目标点的坐标，具体计算如下：以摄像头
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激光发射装置为原点，设感知摄像头捕捉到鸟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪燕，黄正宗，王亮，张玉江，张兆攀，张健婷，
申请(专利权)人：浙江科顿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：