【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电柜巡操机器人。
技术介绍
1、随着技术的不断发展和创新，机器人替代人工从事高重复性、高风险性工作渐渐成为一种趋势。如在配电室巡操应用的一种agv式复合配电室巡操机器人替代人工进行高压配电柜的巡检与操作的新型机器人，该机器人通过激光雷达导航定位待巡检操作的设备，并通过机器人搭载的操作装置及识别引导装置实现对配电柜设备上的仪表和开关进行检测或操作，agv式复合配电室巡操机器人替代人员对高危设备进行巡检操作既降低了人员的安全风险，且提高了检测和操作的可靠性，保障人员安全及高压电力设备的正常运行。但是也随着应用发现现有的这种应用的机器人存在这导航误差导致机器人无法进行精准的巡检操作及狭小空间场景的机械臂运动受限等问题，直接影响到了机器人的有效可靠工作的进行，亟需改进。
2、如在配电室中的应用agv式复合配电室巡操机器人的导航定位精度不足使机器人可以精准的完成对配电室设备的精准操作，需通过机器视觉技术辅助引导定位补偿导航定位的偏差，且由于配电室的空间受限，采用六轴机械臂作为巡检操作运动装置易发生碰撞，且在狭小空间甚至无法执行相应巡操动作。
3、还有一些导航技术，如中国专利技术专利公告号cn110842928b的一种复合机器人视觉引导定位装置及方法，该专利技术采用测距传感器、倾角传感器及工业相机分别测量机器人与工作台的距离、角度及位置。将测量的数据与标定时的数据进行比对，从而复现机械臂标定的相对姿态，覆盖复合机器人由于导航定位误差、地面不平等因素引起的视觉和动作偏差，从而提高机器人在实际环境下的作业
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对机器人导航误差导致机器人无法进行精准的巡检操作及狭小空间场景的机械臂运动受限等问题，提供一种应用于狭小空间场景的配电柜巡操装置及方法，该装置方法能够在狭小空间内活动调整，通过三维视觉传感器引导定位补偿了导航定位误差、地面不平等偏差，且保证机器人可在狭小空间场景下进行实操作业，降低操作碰撞风险。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种应用于狭小空间场景的配电柜巡操装置，包括操作模块和目标识别及位姿计算模块；
3、所述操作模块用于补偿导航偏差带来的角度和位置偏量及采集配电柜的图像和三维数据，其包括运动机构、操作机构和三维相机，所述操作机构安装设置在运动机构上，通过其带动多维方向移动方位，所述运动机构包括实现z轴位移的z轴直线运动模组、实现x轴位移的x轴直线运动模组、实现y轴位移的y轴直线运动模组和实现控制操作机构角度的转台，所述三维相机用于采集配电柜图像和三维数据，所述操作机构包括用于操作配电柜旋钮开关的旋钮夹爪和/或用于操作配电柜按键的按压推杆。
4、目标识别及位姿计算模块包含通讯单元和图像数据处理单元，所述通讯单元收发操作模块的操作指令，所述图像数据处理单元根据三维相机采集的三维数据拟合操作平面并解算平面法向量，根据设定的操作距离，向操作模块补偿指令控制z轴直线运动模组和转台，调整距离和角度；调整完后，由操作模块的三维相机进行拍照，并通过图像数据处理单元识别待操作设备的图像平面坐标，计算得出操作坐标，将操作坐标下达至操作模块控制x轴直线运动模组和y轴直线运动模组到达待操作设备位置，并进行相应操作作业。
5、一种适合上述装置的配电室巡操机器人巡操方法，具体步骤如下：
6、1)进行基于x-y平面坐标系与图像坐标的标定，其标定矩阵公式如下：
7、
8、
9、其中，x′表示x轴直线运动模组的数值，y′表示y轴直线运动模组的数值，r表示旋转矩阵，(x,y)表示图像坐标中的点，m表示平移矩阵；
10、通过采集n组(n≥3)图像中的点及其对应的x-y平面坐标系对应的点，根据最小方差进行拟合，求解图像坐标系至x-y平面坐标系的旋转矩阵与平移矩阵；
11、2)平面拟合及法向量求解，通过采集的配电柜三维点云数据拟合配电柜平面ax+by+cz+d＝0，并求解其法向量
12、3)根据步骤2)求解的平面到三维相机的距离和法向量与相机坐标系的夹角，调整z轴直线运动模组及转台；
13、4)通过训练过的目标检测模型识别待操作目标在图像中的位置，根据步骤1)求解的标定矩阵，将目标图像坐标转换为x-y平面坐标系下坐标，并控制x、y轴直线模组移动到相应的位置，控制相应的操作机构进行配电柜设备操作。
14、通过采用上述技术方案，本专利技术的有益效果是：该装置方法工作使用时通过转台搭载于agv小车上，通过转台与移动模组组合构成的运动机构，运动机构的活动相对机械臂比较不受限制，能够使得机器人整体在调整运动时仅需较小的活动空间即可，因此机器人可在狭小空间场景下进行实操作业，降低操作碰撞风险，从而达到上能够在狭小空间内活动调整的目的。
15、本专利技术提出的一种应用于狭小空间场景的配电柜巡操方法通过三维相机采集配电柜的图像和三维数据；采用平面拟合和法向量求解算法计算配电柜平面与相机平面的夹角及距离；根据对比标定时的夹角和距离调整操作末端姿态；进行姿态调整后的图像二次采集；通过目标识别方法定位待操作或检测的装置或开关，反馈其坐标并进行操作或检测。
16、综上，本专利技术通过三维视觉传感器引导定位补偿了导航定位误差、地面不平等偏差，且保证机器人可在狭小空间场景下进行实操作业，降低操作碰撞风险。
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1.一种应用于狭小空间场景的配电柜巡操装置，其特征在于，包括操作模块和目标识别及位姿计算模块；
2.一种适合上述装置的配电室巡操机器人巡操方法，其特征在于，具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种应用于狭小空间场景的配电柜巡操装置，其特征在于，包括操作模块和目标识别及位姿计算模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：李洪，冯庭有，曾向荣，黄维，林业桂，林海，郑奕光，成仕强，
申请(专利权)人：泉州通维科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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