CN107962017B - 一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，双枪包括安装在主冲变电站带电水冲洗机器人上的水枪和安装在辅冲变电站带电水冲洗机器人上的水枪，该方法包括：对绝缘子进行标定，并且以主冲变电站带电水冲洗机器人的基坐标作为主坐标系，将辅冲变电站带电水冲洗机器人的坐标转换到主坐标系的坐标系下；根据对绝缘子的标定结果，选择一冲一回或一冲多回的冲洗方式利用双枪对绝缘子进行冲洗，而且在冲洗过程中，主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人之间相互等待，通过设置等待时段避免作业过程中的累积误差。
Description
技术领域
本发明属于变电站带电水冲洗机器人领域，尤其涉及一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法。
背景技术
空气中的尘埃，动物的粪便以及自然界的盐碱，会在绝缘子表面形成一层污物。在雨、雾以及冰雪消融等自然天气状况下，绝缘子表面的污物遇水，使其中的电解质溶解引起绝缘子在正常运行电压下闪络，造成大面积停电。绝缘子带电水冲洗可以在清洗绝缘子污垢，避免停电事故发生的同时，保障电力正常供应，使电网稳定、安全运行。
目前，变电站绝缘子水冲洗存在以下问题：
(1)冲洗过程自动化程度不高，导致控制精度较低，清洗效果不佳，难以达到预期效果。
(2)部分变电站采用停电人工清洗作业，对人员清洗技术要求较高，且冲洗过程中难以把握冲洗速度与效果。
(3)现有带电水冲洗机器人多为单机作业，对清洗侧背面的冲洗难以顾及，且冲洗下的污水若形成水流带，会导致绝缘子闪络，造成不必要的损失。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，该方法用于规划主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人的冲洗路径和冲洗顺序，使冲洗过程平顺且高效，大大减轻工作人员的劳动负担。
本发明的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，双枪包括安装在主冲变电站带电水冲洗机器人上的水枪和安装在辅冲变电站带电水冲洗机器人上的水枪；该方法包括：
步骤1：对绝缘子进行标定，并且以主冲变电站带电水冲洗机器人的基坐标作为主坐标系，将辅冲变电站带电水冲洗机器人的坐标转换到主坐标系的坐标系下；
步骤2：根据对绝缘子的标定结果，选择一冲一回或一冲多回的冲洗方式利用双枪对绝缘子进行冲洗，而且在冲洗过程中，主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人之间相互等待，通过设置等待时段避免作业过程中的累积误差。
进一步的，在所述步骤1中，利用检测绝缘子的高度以及主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人的倾斜角度，得到绝缘子的标定结果。
进一步的，在所述步骤1中，当绝缘子为垂直式绝缘子且主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人均无倾斜角时，获取水枪的最小冲洗角度的过程为：
首先，利用安装在主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人上水枪上的激光传感器来获取相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距；
然后，求取绝缘子底部高度与相应激光传感器安装位置距地面高度的高度差，再与相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距求比值；
最后通过求取相应比值的反正切值，得到相应变电站带电水冲洗机器人上水枪的最小冲洗角度。
进一步的，在所述步骤1中，当绝缘子为垂直式绝缘子且主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人均存在倾斜角时，通过修正相应激光传感器安装位置距地面高度以及相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距来求取相应变电站带电水冲洗机器人上水枪的最小冲洗角度。
进一步的，在所述步骤1中，当绝缘子为垂直式绝缘子且主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人均无倾斜角时，获取水枪的最大冲洗角度的过程为：
首先，利用安装在主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人上水枪上的激光传感器来获取相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距；
然后，求取绝缘子顶部高度与相应激光传感器安装位置距地面高度的高度差，再与相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距求比值；
最后通过求取相应比值的反正切值，得到相应变电站带电水冲洗机器人上水枪的最大冲洗角度。
进一步的，在所述步骤1中，当绝缘子为垂直式绝缘子且主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人均存在倾斜角时，通过修正相应激光传感器安装位置距地面高度以及相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距来求取相应变电站带电水冲洗机器人上水枪的最大冲洗角度。
进一步的，在所述步骤2中，主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人成的双枪分别布置于待冲洗设备两侧，使冲洗水柱能够环抱整个冲洗设备截面，从而有效防止冲洗时污闪事故的发生。
进一步的，辅冲变电站带电水冲洗机器人冲洗点位于主冲变电站带电水冲洗机器人冲洗点下方设定距离处，并保持间距；主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人在站点需要进行停顿直至在下一次冲洗过程前保证调整至协同一致。
进一步的，在冲洗过程中，主冲变电站带电水冲洗机器人完成主冲洗作业，辅冲变电站带电水冲洗机器人完成跟随作业，辅冲变电站带电水冲洗机器人位于主冲变电站带电水冲洗机器人的下方一定距离处，以切断主冲变电站带电水冲洗机器人冲洗作业产生的水流，达到绝缘的目的。
进一步的，利用总线技术实现主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人的控制时钟的同步。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用全自动实时监测，能够保证水冲洗机器人在清洗绝缘子串时能够正确根据自身姿态以及与绝缘子串的距离和相对角度进行自瞄准，进而自调整，实现自动精确冲洗；
(2)本发明提供的双机协同控制方法，能够有效的使主辅冲变电站带电水冲洗机器人一起动作时，保持相对静止，使污水线断开，可实现水冲洗机器人双枪协同控制，模仿人工作业时的双枪配合方式，能在不停电的情况下对变电站支柱绝缘子、避雷器、带电设备套管等带电设备外绝缘部分进行机器人水冲洗作业。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是无倾斜角度的检测原理图。
图2是倾斜任意角度的检测原理图。
图3是变电站带电水冲洗机器人双枪的一冲两回冲洗路径示意图。
图4是变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制流程图。
图5是变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制的原理图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
变电站带电水冲洗机器人系统,
本发明的主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人均包括冲洗水枪，所述冲洗水枪与垂直升降机构和水平运动机构相连，通过协同控制两个冲洗水枪的俯仰及旋转角度，保持主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人在绝缘子两侧进行同步清洗。
在具体实施中，所述主冲变电站带电水冲洗机器人包括升降冲洗机构、移动机构和控制系统，所述升降冲洗机构包括绝缘支撑、设置于绝缘支撑上端的水枪、以及带动水枪进行竖直和水平方向上运动的垂直摆动油缸与水平摆动油缸；
所述移动机构具有行走机构，承载升降冲洗机构移动；
所述控制系统包括控制器和传感器组，所述控制系统融合传感器组采集的工作参数，对升降冲洗机构和移动机构进行相应控制，使得机器人在保证绝缘防护的基础上自主完成一冲两回或一冲多回的冲洗作业。
其中，所述传感器组包括激光传感器、倾斜角度传感器、水电阻率传感器、风速传感器、超声波传感器、旋转角度传感器、俯仰角度传感器和直线位移传感器，所述直线位移传感器和倾角传感器位于绝缘支撑底部，激光传感器位于绝缘支撑上，旋转角度传感器、俯仰角度传感器位于水枪上，风速传感器位于绝缘支撑上方，压力传感器位于水箱的出口压力处，水电阻率传感器位于水箱的出口处，超声波传感器设置于行走机构前端。
所述控制系统包括主控系统和智能冲洗系统，主控系统包括信息采集模块、运动控制模块和无线遥控模块；智能冲洗系统包括激光定位模块、安全防护模块和双机协同模块，其中：
信息采集模块被配置为完成对传感器组信号的采集，所述运动控制模块被配置为完成机器人本体的运动控制，无线遥控模块被配置为辅助控制器和主控制中心的无线远程通讯以实现远程控制；
激光定位模块被配置为对绝缘子位置进行检测，以保持冲洗过程的绝缘安全，安全防护模块被配置为对控制系统的安全保护，双机协同模块被配置为与辅冲变电站带电水冲洗机器人的协同作业控制。
在具体实施中，所述行走机构为履带式行走机构，采用弹性履带套装车轮的底盘结构，行走驱动轮由直流无刷电机驱动。这样的设计能够使主冲变电站带电水冲洗机器人跨越沟道和电缆沟，自带动力可在变电站室外道路和设备区内无障碍运动，具有复杂路面的越障能力。
在具体实施中，所述行走机构的底盘结构采用电机驱动，驱动电机位于底盘的后端，底盘前端位置布置锂电池提供驱动电源，液压动力单元设置于底盘中部，纯水进水口位于底盘后部，底盘上部预留空间，以设置升降冲洗机构及控制元件。
在具体实施中，所述行走机构的底盘结构设置有克里斯蒂与玛蒂尔达四轮组平衡悬挂系统。以适应重载避震，可以有效的减少地形的冲击。
克里斯蒂悬挂是一种独立式圆柱螺旋弹簧悬挂系统，由前后互相连接的圆柱形螺旋弹簧构成，位于前方的为可调式水平螺旋弹簧，后方的则是倾斜布置的螺旋弹簧，将路轮的垂直运动转化成弹簧的伸缩，由此产生的弹性形变提供给车体的支撑力。克里斯蒂悬挂具有很好的柔软性和可靠性。
玛蒂尔达四轮组属于平衡式悬挂，平衡式悬挂是一种非独立式悬挂，多个负重轮使用同一组支撑架以及弹性部件，然后每侧安装一组的悬挂组件。
在一实施例中，所述电机驱动为双电机驱动方式，采用两个电机分别驱动两个驱动轮，两个电机的功率平衡是通过控制器进行功率匹配，这种布置方案可以减少内部使用空间，对电机的转速的同步性要求较高，加速和爬坡性能好，牵引力大，可采用电子整速系统替代原来的机械差速系统，使用性能得到很大提高。
在另一实施例中，所述电机驱动为单电机驱动方式，采用一个电机经过减速器同轴输出驱动两个前轮，此种方案需要配置差速器，后置的液压驱动转向单元负责方向的调节，直流电机行走驱动出现故障的频率较高，用户需要及时保养，及时检查和更换直流行走电机的碳刷及换向器。
在具体实施中，所述升降冲洗机构的垂直摆动油缸与水平摆动油缸，均采用螺旋摆动油缸摆动角度分别为360°和180°。
在具体实施中，所述水枪的喷嘴结构具有一伸缩段，越靠近喷嘴出口，喷嘴直径越小，且收缩段外轮廓与水平面的夹角范围为10°-20°，喷嘴的出口端为圆柱状。
在具体实施中，所述升降冲洗机构的上端设置有视觉传感器和图像传感器。
在具体实施中，所述控制器以激光传感器数据为主，视觉传感器数据为辅，利用激光传感器采集作业现场的实际位置信息，利用该信息作为主要伺服定位数据，驱动水枪两个关节的运动，利用视觉传感器采集的数据，作为远程遥控的视频展示，与激光数据进行融合，作为伺服定位的辅助手段，实现水枪关节的准确伺服定位。
在具体实施中，所述控制器通过倾斜角传感器实时检测机器人的倾斜角度，依此角度信息，通过计算修正机器人系统的冲洗时水枪的控制参数，实现实际环境下的水冲洗作业。
对绝缘子进行标定，检测机器人本体的倾斜角度，分局标定结果和倾斜角度判断绝缘子的位置和状态，制定合理的水冲洗策略，水冲洗机器人按照上述策略进行冲洗作业，同时检测水枪的二垂直自由度机构的旋转和俯仰角度，以此作为水枪冲洗位置的反馈依据，检测升降装置的状态，与此同时，检测风速的情况，控制器判断风速对水柱造成的影响，并在水枪的控制上对水枪状态进行补偿，在整个冲洗过程中检测电流的泄漏情况。
辅冲变电站带电水冲洗机器人，包括可拆卸的上下两部，其中上部为绝缘冲洗机构，下部为移动机构；所述移动机构包括移动支架，所述移动支架上安装有控制器及与其相连的驱动单元；所述绝缘冲洗机构包括绝缘杆件，所述绝缘杆件的下端安装在移动机构上，绝缘杆件的上端安装有水枪，所述水枪还分别与垂直升降机构和水平运动机构相连，所述垂直升降机构和水平运动机构分别与驱动单元相连，分别用于调整支座式辅冲变电站带电水冲洗机器人上水枪的俯仰及旋转角度，使其对准作业对象，来辅助水冲机器人进行冲洗作业。
在具体实施中，所述移动支架上还布置支腿和水平仪，所述水平仪用于支座式辅冲变电站带电水冲洗机器人在作业前的平衡，保持冲洗作业的稳定性。
本发明的移动支架可选为人工行走方式，在冲洗支架上布置水平仪，便于在作业前进行支腿的找平，保持冲洗作业的稳定性。
在具体实施中，所述垂直升降机构还与直线位移传感器相连，所述直线位移传感器用于实时检测垂直升降机构的升降高度并传送至控制器。
在具体实施中，所述绝缘杆件上还安装有激光传感器和倾斜角传感器，所述激光传感器和倾斜角传感器分别与控制器相连；
所述激光传感器用于对在支座式辅冲变电站带电水冲洗机器人冲洗作业前对绝缘子进行标定，所述倾斜角传感器用于作业开始后实时检测所述支座式辅冲变电站带电水冲洗机器人本体的倾斜角度，所述控制器用于根据绝缘子的标定结果和支座式辅冲变电站带电水冲洗机器人本体的倾斜角度，判断绝缘子的位置和状态，进而制定的水冲洗策略。
在具体实施中，所述水枪为圆锥带圆柱出口段型喷嘴的水枪。
其中，圆锥带圆柱出口段型喷嘴的水枪的特点为水柱射程远，水流密度高，水流不易散花。
在具体实施中，圆锥带圆柱出口段型喷嘴的圆锥段的收缩角的取值为13°～14°之间；圆柱段的长度和水枪出口的直径比值在2.5～3之间。
其中，圆锥带圆柱出口段型喷嘴在结构上由圆锥段和圆柱段组成，上述圆锥段的收缩角的取值以及圆柱段的长度和水枪出口的直径比值，能够保证射流的水冲洗的效果。
在具体实施中，圆锥带圆柱出口段型喷嘴通过螺纹连接与水枪连接，便于拆装。
本发明的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，双枪包括安装在主冲变电站带电水冲洗机器人上的水枪和安装在辅冲变电站带电水冲洗机器人上的水枪。
该方法包括：
步骤1：对绝缘子进行标定，并且以主冲变电站带电水冲洗机器人的基坐标作为主坐标系，将辅冲变电站带电水冲洗机器人的坐标转换到主坐标系的坐标系下。
具体地，在所述步骤1中，利用检测绝缘子的高度以及主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人的倾斜角度，得到绝缘子的标定结果。
下面详细给出针对不同状态的绝缘子进行标定的过程，也就是给出水枪冲洗范围的确定过程：
以绝缘子是垂直式绝缘子为例：
首先假设变电站设备区内环境为理想条件，地面平整，不同间隔内同类设备安装高度一致并且已知，且假设作业时，冲洗水柱近似为直线，机器人水枪平台安装绝对水平，且无风的影响。
如图1所示，绝缘子顶部高度为H1，绝缘子底部高度为H2，激光传感器安装位置距地面高度为H3，激光传感器与绝缘支柱间距离为D，水枪最小冲洗角度为θ1，最大冲洗角度为θ2。系统定义水枪初始位为水平位置(该水平位置为水枪关节的编码器0位，并不一定是真正水平位置，后续可以再用倾斜角传感器来矫正改水平位置，这时可以测出水枪水平时，激光到绝缘子的水平距离，在H1、H2已知的情况下可以算出冲洗的边界角度)
其中H1、H2、H3为已知变量，L为枪口距离绝缘子的距离，α为倾斜角传感器测得的角度，D可以通过激光传感器和倾角传感器获取，θ1，θ2为所求的水枪的冲洗角度未知变量，由图2可得：
θ1＝arctan((H2-H3)/D) (1)
θ2＝arctan((H1-H3)/D) (2)
其中：D＝L*α。
倾斜角传感器来矫正改水平位置的原理为：
由于变电站设备区内道路情况复杂，理想情况很难到达，如道路起伏不平，造成激光机水枪平台的安装位置不是绝对水平状态，为此系统引入倾斜角传感器，其主要作用是实时检测机器人的倾斜角度，依此角度信息，通过计算修正机器人系统的各种参数，实现实际环境下的水冲洗作业。如图2所示，
如图2所示，α1：激光传感器检测绝缘子底部时的角度；
α2：激光传感器检测绝缘子顶部时的角度；
β：机器人倾斜角度。
本发明的主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人在冲洗作业前激光传感器在相对理想环境下对绝缘子进行标定，作业开始后倾斜角传感器检测机器人本体的倾斜角度，根据标定结果和激光传感器检测到的实时状态，控制器判断绝缘子的位置和状态，制定合理的水冲洗策略。
根据上述策略机器人进行冲洗作业，同时旋转角度传感器和俯仰角度传感器检测二垂直自由度机构的旋转和俯仰角度，以此作为水枪冲洗位置的反馈依据。
制定水冲洗策略的具体步骤包括：利用激光传感器采集作业现场待冲洗设备的实际位置信息，将该信息作为主要伺服定位数据，利用视觉传感器采集的数据，与激光数据进行融合，作为伺服定位的辅助手段，实现水枪关节的准确伺服定位，同时利用倾斜角传感器实时检测机器人的倾斜角度，依此角度信息，对伺服定位指令进行修正，驱动水枪运动，瞄准待冲洗设备。
为实现双机器人协同控制，需要将辅冲变电站带电水冲洗机器人规划到以主冲变电站带电水冲洗机器人基坐标为主坐标系的坐标系下。
假设主冲变电站带电水冲洗机器人的冲洗轨迹上不同两点P1和P2，在以主冲变电站带电水冲洗机器人为基坐标系下的坐标为Pm1和Pm2。当主冲变电站带电水冲洗机器人冲洗点从P1移动到P2时，辅冲变电站带电水冲洗机器人从
运动到
根据主从运动关系，可知P1和P2的相对位姿关系等于
和
的相对位姿关系。
假设
和
以从机器人为基座标系下的坐标为Pn1和Pn2，设从坐标系到主坐标系的变换矩阵为mTn，mPn1、mPn2分别为
点在主坐标系下坐标位置，可得
mPn1＝mTn·Pn1 (5)
mPn2＝mTn·Pn2 (6)
假设主坐标下的Pn1到Pm1的坐标变换矩阵为T1可得
Pm1＝T1·mPn1 (7)
可得
T1＝Pm1·(mPn1)-1 (8)
将(5)带入(8)中，可得
T1＝Pm1·(mTn·Pn1)-1
＝Pm1·(Pn1)-1·(mTn)-1 (9)
假设主坐标下的Pn2到Pm2的坐标变换矩阵为T2，可得
Pm2＝T2·mPn2 (10)
将(6)带入(10)中，可得
Pm2＝T2·mTn·Pn2 (11)
由于P1与
的位姿约束关系和P2与
的相同，可得
T1＝T2 (12)
将(9)(12)带入(11)中，可得
Pm2＝Pm1·(Pn1)-1·(mTn)-1·mTn·Pn2
＝Pm1·(Pn1)-1·Pn2 (13)
Pn2＝Pn1·(Pm1)-1·Pm2 (14)
由(14)可知，辅冲变电站带电水冲洗机器人运动轨迹上的两点
和
可以通过主冲变电站带电水冲洗机器人坐标下Pm1和Pm2两点坐标以及从机器人坐标下的Pn1坐标计算出来。
步骤2：根据对绝缘子的标定结果，选择一冲一回或一冲多回的冲洗方式利用双枪对绝缘子进行冲洗，而且在冲洗过程中，主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人之间相互等待，通过设置等待时段避免作业过程中的累积误差。
具体地，在所述步骤2中，主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人成的双枪分别布置于待冲洗设备两侧，使冲洗水柱能够环抱整个冲洗设备截面，从而有效防止冲洗时污闪事故的发生。
辅冲变电站带电水冲洗机器人冲洗点位于主冲变电站带电水冲洗机器人冲洗点下方设定距离处，并保持间距；主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人在站点需要进行停顿直至在下一次冲洗过程前保证调整至协同一致。
在冲洗过程中，主冲变电站带电水冲洗机器人完成主冲洗作业，辅冲变电站带电水冲洗机器人完成跟随作业，辅冲变电站带电水冲洗机器人位于主冲变电站带电水冲洗机器人的下方一定距离处，以切断主冲变电站带电水冲洗机器人冲洗作业产生的水流，达到绝缘的目的。
利用总线技术实现主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人的控制时钟的同步。
变电站水冲洗机器人作业时，若采用单枪作业方式，无法覆盖整个设备一周，容易在冲洗侧背面形成污秽堆积，从而降低设备的绝缘性能，严重时会产生污闪事故。因此，在人工带电水冲洗作业时，一般采用双枪作业方式，双枪分别布置于设备两侧，使冲洗水柱能够环抱整个冲洗设备截面，从而有效防止冲洗时污闪事故的发生。变电站带电水冲洗机器人作业时，同样需要采用双枪作业方式，实现双枪统协同控制，保证冲洗作业的顺利完成。双机协同模块旨在对变电站水冲洗机器人双枪协同控制算法进行研究，实现上述功能。
双机协同的本质是通过两台控制终端的通信实现两台机器人的协同工作。双机协同要求对实时性要求很高，本项目中主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人的控制核心都为倍福工控机，所以首先将通过两台工控机的通讯实现双机工作的实时性。两台工控机的通讯通过TwinCAT OPC实现，通过TCP/IP协议实现两机的数据通信。在控制过程中，将通过对参数的调整调节两机的实时性。
作业过程要求：主冲变电站带电水冲洗机器人完成主冲洗作业，辅冲变电站带电水冲洗机器人完成跟随作业，辅冲变电站带电水冲洗机器人位于主冲变电站带电水冲洗机器人的下方(如：30cm处)，主要作用是切断主冲变电站带电水冲洗机器人冲洗作业产生的水流，从而达到绝缘的目的。在冲洗作业过程中，存在对绝缘子冲洗的模式选择即一冲一回或一冲多回。在协同作业时，对误差的处置可以通过调速和延时两种方案予以解决。针对上述分析，制定具体方案如下：
模式选择。在冲洗作业前，进行冲洗作业的模式选择，即一冲N回。不妨设N＝2，一冲两回的原理分析，如图3所示，如下：
水枪按照①—②—③—④的顺序完成一冲两回的冲洗作业，在水枪的升降过程中，为了保证协同性最重要的是点有两个：
辅冲变电站带电水冲洗机器人冲洗点位于主冲变电站带电水冲洗机器人冲洗点下方30cm处，并保持间距；
主、辅冲变电站带电水冲洗机器人在站点需要进行停顿直至在下一次冲洗过程前保证调整至协同一致。
为了保证主辅冲变电站带电水冲洗机器人在运动过程中的协调一致和在站点处的主动调整，现进行以下设计：
主、辅冲变电站带电水冲洗机器人实时通讯，保证接收的信号和发出的命令有相同的时间基点；
主、辅冲变电站带电水冲洗机器人的俯仰驱动装置为伺服电机，可以对俯仰角速度进行实时准确的调节，以保证两者的协调配合；
设定好一冲N回的N值，控制器将根据距离绝缘子的距离和机器人本体的倾斜角度计算出俯仰量程，根据N值确定每两个站点之间需要俯仰的角度。
每到达一个站点，机器人进行3秒钟的“等待期”，主辅冲变电站带电水冲洗机器人之间相互等待，通过设置“等待期”可以避免主辅冲变电站带电水冲洗机器人作业过程中的累积误差。
在软硬件方面，需要激光传感器检测距离绝缘子的距离、倾角传感器检测机器人本体的倾斜角度、视觉传感器判断绝缘子的位置，控制器根据传感器的信号计算主辅冲变电站带电水冲洗机器人的俯仰角速度和站点位置，根据此两者进行水冲洗作业。
如若两个机器人的高度相同、两机器人距离冲洗设备水平距离相同，则直接控制两个机器人以相同的角速度运行就可以了，双机器人同步的本质，是在上述条件不满足的情况下，如何保证两只水枪的冲洗的同步性。
如图4和图5所示，下面以具体实施例来详细说明变电站带电水冲洗机器人双枪冲洗的原理：
θ和θ1分别为主辅冲机器人水柱与水平方向的夹角，L为水枪长度，l1和l2分别为实时作业水柱长度。当主辅冲机器人进入工作区域后，根据步骤一所述定位方式，将水枪落位到作业起点。一般来说，双枪在冲洗过程中，冲洗水柱高度应保持一个恒定的距离差a，这个差值由绝缘子的型号和污秽程度等因素进行取值。
当双机器人都调整到工作位置时，主枪先进行作业冲洗，计算角度θ：
θ＝a/(L+l1)
当测得θ满足上述公式时，说明主水枪已经冲洗过a距离的绝缘子，辅枪开始作业。当主冲侧满足公式(L+l1)sinθ＝A1O2时(此时θ为步骤一中所述最大冲洗角度θ1)，主冲机器人停止作业；同理当辅冲侧满足公式(L+l2)sinθ’＝A2O2时(此时θ’为步骤一中所述最大冲洗角度θ2)，辅冲机器人停止作业，冲洗工作完成。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，双枪包括安装在主冲变电站带电水冲洗机器人上的水枪和安装在辅冲变电站带电水冲洗机器人上的水枪；其特征在于，该方法包括：
步骤1：对绝缘子进行标定，并且以主冲变电站带电水冲洗机器人的基坐标作为主坐标系，将辅冲变电站带电水冲洗机器人的坐标转换到主坐标系的坐标系下；
步骤2：根据对绝缘子的标定结果，选择一冲一回或一冲多回的冲洗方式利用双枪对绝缘子进行冲洗，而且在冲洗过程中，主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人之间相互等待，通过设置等待时段避免作业过程中的累积误差；
所述水枪的喷嘴结构具有一伸缩段，越靠近喷嘴出口，喷嘴直径越小，且收缩段外轮廓与水平面的夹角范围为10°-20°，喷嘴的出口端为圆柱状；
通过两台工控机的通讯实现双枪协同工作的实时性；两台工控机的通讯通过TwinCATOPC实现，通过TCP/IP协议实现两台工控机的数据通信。
2.如权利要求1所述的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，利用检测绝缘子的高度以及主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人的倾斜角度，得到绝缘子的标定结果。
3.如权利要求1所述的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，当绝缘子为垂直式绝缘子且主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人均无倾斜角时，获取水枪的最小冲洗角度的过程为：
首先，利用安装在主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人上水枪上的激光传感器来获取相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距；
然后，求取绝缘子底部高度与相应激光传感器安装位置距地面高度的高度差，再与相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距求比值；
最后通过求取相应比值的反正切值，得到相应变电站带电水冲洗机器人上水枪的最小冲洗角度。
4.如权利要求3所述的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，当绝缘子为垂直式绝缘子且主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人均存在倾斜角时，通过修正相应激光传感器安装位置距地面高度以及相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距来求取相应变电站带电水冲洗机器人上水枪的最小冲洗角度。
5.如权利要求1所述的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，当绝缘子为垂直式绝缘子且主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人均无倾斜角时，获取水枪的最大冲洗角度的过程为：
首先，利用安装在主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人上水枪上的激光传感器来获取相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距；
然后，求取绝缘子顶部高度与相应激光传感器安装位置距地面高度的高度差，再与相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距求比值；
最后通过求取相应比值的反正切值，得到相应变电站带电水冲洗机器人上水枪的最大冲洗角度。
6.如权利要求5所述的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，当绝缘子为垂直式绝缘子且主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人均存在倾斜角时，通过修正相应激光传感器安装位置距地面高度以及相应激光传感器与垂直式绝缘子的间距来求取相应变电站带电水冲洗机器人上水枪的最大冲洗角度。
7.如权利要求1所述的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，其特征在于，在所述步骤2中，主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人成的双枪分别布置于待冲洗设备两侧，使冲洗水柱能够环抱整个冲洗设备截面，从而有效防止冲洗时污闪事故的发生。
8.如权利要求1所述的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，其特征在于，辅冲变电站带电水冲洗机器人冲洗点位于主冲变电站带电水冲洗机器人冲洗点下方设定距离处，并保持间距；主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人在站点需要进行停顿直至在下一次冲洗过程前保证调整至协同一致。
9.如权利要求7或8所述的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，其特征在于，在冲洗过程中，主冲变电站带电水冲洗机器人完成主冲洗作业，辅冲变电站带电水冲洗机器人完成跟随作业，辅冲变电站带电水冲洗机器人位于主冲变电站带电水冲洗机器人的下方一定距离处，以切断主冲变电站带电水冲洗机器人冲洗作业产生的水流，达到绝缘的目的。
10.如权利要求1所述的一种变电站带电水冲洗机器人双枪协同控制方法，其特征在于，利用总线技术实现主冲变电站带电水冲洗机器人和辅冲变电站带电水冲洗机器人的控制时钟的同步。
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