一种面向高空沉降环境的带电检修机器人高精度作业方法技术

本申请涉及一种面向高空沉降环境的带电检修机器人高精度作业方法，机器人包括机械臂、RGB

【技术实现步骤摘要】
一种面向高空沉降环境的带电检修机器人高精度作业方法


[0001]本申请涉及带电检修机器人领域，具体涉及一种面向高空沉降环境的带电检修机器人高精度作业方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展，人们对电能的需求越来越大，电网规模得到了快速增长。变电站作为电网的重要一环，其中的相关电气设备(如母线金具、绝缘子)长期处于室外，容易出现锈蚀、发热、积污等情况。为减少电网停电次数，保障社会的正常生产和人们的正常生活，需要对该类设备进行不停电检修。然而，目前变电站大部分设备的检修方式主要为人工检修，同时需要在停电环境下进行作业，会造成大量经济损失。同时人工检修需处于高空作业环境，体力消耗大，作业难度高、同时存在跌落的风险。在此情况下使用机器人技术进行带电作业，对变电站相关设备的不停电检修及人身安全具有重要意义。
[0003]在机器人带电检修金具螺栓这项技术中，工装电机对上金具螺栓的精度要求较高(如
±
2mm内)。但当斗臂车末端的机器人完成目标螺栓的定位并运动到目标前方时，会使机器人平台重心前移导致出现沉降，从而为视觉数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向高空沉降环境的带电检修机器人高精度作业方法，其特征在于，机器人包括机械臂、RGB
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D相机、螺栓更换工装、直流电源以及螺栓放置工具箱，作业方法包括以下具体步骤：机器人运动到作业点，绝缘斗臂车将机器人送到目标金具的正前方；金具RGB
‑
D图像获取，启动RGB
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D相机，RGB摄像头直接获取目标金具的彩色图，结构光发生器在目标金具表面创建面阵的红外光斑，双目相机获取左右图像并对左右图像的特征点进行快速立体匹配，再根据三角测距原理计算出目标金具深度图，最终获取目标金具的RGB
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D图像；螺栓识别和姿态计算，基于螺栓的六角形特征，采用基于形状模板匹配算法进行螺栓识别，通过提取四个螺栓中间的平面3D点云，采用最小二乘法计算螺栓的空间姿态，并得到相机坐标系下金具平面的姿态；螺栓工装正对金具，将机械臂的运动进行分解，机械臂末端的螺栓工装成功对正金具平面；基于人工监控的误差调整，通过在监控画面上在工装正对螺栓的画面上标一个圆圈标记，拟合螺栓头，根据圆圈标记进行机械臂的位置控制，从而补偿沉降误差，实现螺栓工装的中心轴与螺栓头对齐；金具检修作业，机器人在螺栓工装的中心轴与螺栓头对齐后对金具进行检修作业。2.根据权利要求1所述的一种面向高空沉降环境的带电检修机器人高精度作业方法，其特征在于，所述金具RGB
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D图像获取步骤中，RGB
‑
D相机还包括补光灯，补光灯用于在暗光情况下的RGB摄像头直接获取目标金具的彩色图。3.根据权利要求1所述的一种面向高空沉降环境的带电检修机器人高精度作业方法，其特征在于，所述螺栓识别和姿态计算步骤中，采用基于形状模板匹配算法进行螺栓识别的具体步骤为：目标金具的RGB
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D图像中金具图像I0，从金具图像I0中获取螺栓图像I1；螺栓图像I1进行边缘特征提取处理，处理后的图像M1由一系列点p
i
＝(r
i
,c
i
)
T
以及相应的方向矢量d
i
＝(u
i
,v
i
)
T
,i＝1,2...n组成，其中：
①
i表示螺栓特征图像M1的系列特征点，i＝1,2,...,n；
②
r
i
和c
i
分别表示螺栓特征图像M1中第i个特征点所在行和列；
③
u
i
和v
i
分别表示螺栓特征图像M1中第i个特征点对应方向矢量的水平分量和垂直分量；
④
T表示矩阵转置；使用二阶标准旋转矩阵A变换M1，并分离平移部分，获得旋转后的分量p
′
i
(p
′
i
＝Ap
i
)，和对应的方向向量d
′
i
(d
′
i
＝Ad
i
)，从金具图像I0获取处理后的图像M0；假设在M0中有一个点q＝(x,y)
T
，并且对应的方向向量是e
(x,y)
＝(U
(x,y)
,V
(x,y)

【专利技术属性】
技术研发人员：简旭，李劲彬，汪涛，陈隽，吴传奇，任劼帅，文雅钦，陈文豪，孙双学，李胜祖，张亮，杨选超，卢忠黎，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司武汉供电公司国网湖北省电力有限公司荆门供电公司，
类型：发明
国别省市：