[發明專利]一種面向高空沉降環境的帶電檢修機器人高精度作業方法

在審

• 申請號: 202111452665.2
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114240982A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 簡旭;李勁彬;汪濤;陳雋;吳傳奇;任劼帥;文雅欽;陳文豪;孫雙學;李勝祖;張亮;楊選超;盧忠黎
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司電力科學研究院;國網湖北省電力有限公司武漢供電公司;國網湖北省電力有限公司荊門供電公司
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/50;G06T7/70;G06T7/90;G06V20/10;H02G1/02;G06V10/74;G06F17/16;B25J11/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 胡盛登

本申請涉及一種面向高空沉降環境的帶電檢修機器人高精度作業方法，機器人包括機械臂、RGB?D相機、螺栓更換工裝、直流電源以及螺栓放置工具箱，作業方法包括以下具體步驟：機器人運動到作業點；金具RGB?D圖像獲?。宦菟ㄗR別和姿態計算；螺栓工裝正對金具；基于人工監控的誤差調整；金具檢修作業。本發明解決由于高空中的機器人系統完成目標定位后，作業機械臂向前伸導致平臺出現沉降，從而為視覺定位數據引入沉降誤差，導致最終作業失敗的問題。

技術領域

本申請涉及帶電檢修機器人領域，具體涉及一種面向高空沉降環境的帶電檢修機器人高精度作業方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，人們對電能的需求越來越大，電網規模得到了快速增長。變電站作為電網的重要一環，其中的相關電氣設備(如母線金具、絕緣子)長期處于室外，容易出現銹蝕、發熱、積污等情況。為減少電網停電次數，保障社會的正常生產和人們的正常生活，需要對該類設備進行不停電檢修。然而，目前變電站大部分設備的檢修方式主要為人工檢修，同時需要在停電環境下進行作業，會造成大量經濟損失。同時人工檢修需處于高空作業環境，體力消耗大，作業難度高、同時存在跌落的風險。在此情況下使用機器人技術進行帶電作業，對變電站相關設備的不停電檢修及人身安全具有重要意義。

在機器人帶電檢修金具螺栓這項技術中，工裝電機對上金具螺栓的精度要求較高(如±2mm內)。但當斗臂車末端的機器人完成目標螺栓的定位并運動到目標前方時，會使機器人平臺重心前移導致出現沉降，從而為視覺數據引入沉降誤差(4-8mm)，最終導致工裝電機對不上金具螺栓，或者對上后出現垂直應力，在卸載時使得螺栓卡在金具螺孔中，最終導致金具檢修作業失敗。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種面向高空沉降環境的帶電檢修機器人高精度作業方法，解決由于高空中的機器人系統完成目標定位后，作業機械臂向前伸導致平臺出現沉降，從而為視覺定位數據引入沉降誤差，導致最終作業失敗的問題。

為實現上述目的，本申請提供如下技術方案：

第一方面，本申請實施例提供一種面向高空沉降環境的帶電檢修機器人高精度作業方法，機器人包括機械臂、RGB-D相機、螺栓更換工裝、直流電源以及螺栓放置工具箱，作業方法包括以下具體步驟：

機器人運動到作業點，絕緣斗臂車將機器人送到目標金具的正前方；

金具RGB-D圖像獲取，啟動RGB-D相機，RGB攝像頭直接獲取目標金具的彩色圖，結構光發生器在目標金具表面創建面陣的紅外光斑，雙目相機獲取左右圖像并對左右圖像的特征點進行快速立體匹配，再根據三角測距原理計算出目標金具深度圖，最終獲取目標金具的RGB-D圖像；

螺栓識別和姿態計算，基于螺栓的六角形特征，采用基于形狀模板匹配算法進行螺栓識別，通過提取四個螺栓中間的平面3D點云，采用最小二乘法計算螺栓的空間姿態，并得到相機坐標系下金具平面的姿態；

螺栓工裝正對金具，將機械臂的運動進行分解，機械臂末端的螺栓工裝成功對正金具平面；

基于人工監控的誤差調整，通過在監控畫面上在工裝正對螺栓的畫面上標一個圓圈標記，擬合螺栓頭，根據圓圈標記進行機械臂的位置控制，從而補償沉降誤差，實現螺栓工裝的中心軸與螺栓頭對齊；

金具檢修作業，機器人在螺栓工裝的中心軸與螺栓頭對齊后對金具進行檢修作業。

所述金具RGB-D圖像獲取步驟中，RGB-D相機還包括補光燈，補光燈用于在暗光情況下的RGB攝像頭直接獲取目標金具的彩色圖。

3、根據權利要求1所述的一種面向高空沉降環境的帶電檢修機器人高精度作業方法，其特征在于，所述螺栓識別和姿態計算步驟中，采用基于形狀模板匹配算法進行螺栓識別的具體步驟為：