CN108390312A - 一种架空配电线路巡检机器人作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空配电线路巡检机器人作业方法，使巡检机器人能够有效跨越实际架空配电线路中的障碍物，可实现巡检机器人高效、可靠的运行。

Description

一种架空配电线路巡检机器人作业方法

技术领域

本发明涉及一种架空配电线路巡检机器人作业方法。

背景技术

针对架空配电线路而言，由于线路结构与路径复杂、规模庞大，利用人工巡线的方式显然不能满足电网运行要求。目前较先进的智能化巡线以直升机巡线为主，该方法主要包括直升机巡线、大型无人机巡线、中小型无人机巡线等。有人直升机巡线效果好，但存在空域控制、巡线成本等因素，且巡线周期长，显然不适合配电网线路巡线。

移动机器人技术的发展为架空配电线路的检查工作提供了新的手段。线路机器人巡线虽然速度较慢，但是可以长时间在线巡线、多次重复巡线，且能适应跨越城市交通设施、市政设施、及其他复杂地理环境和交叉跨越环境的线路巡线，具有全自主巡线、无巡视盲区、巡视周期短、巡线费用低等显著优势，是配电线路尤其是城市高压配网智能巡线技术发展的重要方向。

架空配电线路巡线机器人通过自动控制方式，可以实现沿着传输线以一定的速度爬行，跨越如配重、线夹、隔离字符串的障碍和绝缘棒，检查杆塔、导线、绝缘子、线路金具等，这样就可以很轻松的对线路进行检查工作，因此可以代替人工或直升机巡线，必然会降低高压线路的维护成本，提高巡线的效率和精度。

但是由于实际线路中障碍物类型多，工作环境极为复杂，属于非结构化的环境。巡检机器人可控关节多，越障时动作过程非常复杂，架空线路这种特殊环境下巡检机器人难以作业。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种架空配电线路巡检机器人作业方法，使巡检机器人能够有效跨越实际架空配电线路中的障碍物，可实现巡检机器人高效、可靠的运行。

实现上述目的的技术方案是：一种架空配电线路巡检机器人作业方法，包括以下步骤：

S1，利用上线辅助装置将巡检机器人安装到架空配电线路上；

S2，用户利用地面远程控制主机通过无线模块向机器人本体主机发送开机控制命令；

S3，所述巡检机器人启动自主巡检程序，驱动电机上电，并驱动巡检机器人在架空配电线路上行走；

S4，所述巡检机器人上安装的避障传感器投入运行，所述避障传感器实时采集架空配电线路图像，并将架空配电线路图像传输给所述机器人本体主机进行存储，所述机器人本体主机将存储的架空配电线路图像通过无线模块传输给所述地面远程控制主机；

S5，所述机器人本体主机控制所述巡检机器人是否需要停机，若需要停机，则所述巡检机器人停止运行，等待地面远程控制主机的命令；若不需要停机，则进行步骤S6；

S6，所述机器人本体主机判断所述巡检机器人是否遇到障碍物，若不是遇到障碍物，则回到步骤S4；若是遇到障碍物，则进行步骤S7；

S7，所述机器人本体主机通过分析接收的架空配电线路图像，确定障碍物的类型，若障碍物是防震锤，则所述巡检机器人直接越过障碍物；若障碍物是跳线或悬垂，则进行步骤S8；

S8，所述机器人本体主机根据障碍物的类型产生机器人各关节的运动序列与运动参数，并向机器人各关节的驱动器发送运动控制命令，所述机器人各关节根据相应的运动控制命令实施越障。

上述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其中，所述巡检机器人上安装的避障传感器包括超声传感器、红外传感器、激光传感器和视觉传感器。

上述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，步骤S6和S7中，所述激光传感器进行粗略判断，若所述激光传感器检测到前方存在障碍物，所述机器人本体主机对所述视觉传感器采集的图像进行处理与分析，进一步确定障碍物的类型。

上述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，步骤S1具体包括以下工序：

S11，塔上人员携带绝缘绳与滑车登塔，在地线上放置滑车，穿好绝缘绳并将绝缘绳放至塔下地面，地面人员将绝缘绳一端固定在巡检机器人上，另一端穿过塔角脚处安装的导向滑车并预留足够的长度；

S12，地面人员牵拉护绳控制所述巡检机器人吊装过程中的摆动方向，使所述巡检机器人与杆塔及导线分别保持足够的安全距离，同时牵拉绝缘绳将所述巡检机器人提升至塔上地线附近；塔上人员负责监护整个吊装过程；

S13，巡检机器人到达地线附近后，塔上人员将巡检机器人举起并将行走轮放置到地线上，待巡检机器人自检完成后解开绝缘绳与护绳，巡检机器人先试运行，确认无误后塔上人员方可下塔。

上述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其中，若巡检机器人上线与下线在同一杆塔进行，则将滑车、绝缘绳和护绳分别固定在塔顶。

上述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其中，在巡检机器人的自主巡检过程中任务规划遗漏了重要的巡检目标，或临时需要增加新的巡检目标，或任务规划的巡检目标与实际巡检结果不一致时，用户利用地面远程控制主机中断自主巡检，改为遥控巡检。

上述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其中，在巡检机器人的自主巡检过程中任务规划的巡检目标检测得到的图像不清晰，不满足巡检质量要求时，用户利用地面远程控制主机中断自主巡检，改为遥控巡检。

上述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其中，在巡检机器人的自主巡检过程中需要对巡检目标进行多次巡检和确认时，用户利用地面远程控制主机中断自主巡检，改为遥控巡检。

本发明的架空配电线路巡检机器人作业方法，使巡检机器人能够有效跨越实际架空配电线路中的障碍物，可实现巡检机器人高效、可靠的运行。

附图说明

图1为本发明的架空配电线路巡检机器人作业方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的最佳实施例，一种架空配电线路巡检机器人作业方法，包括以下步骤：

S1，利用上线辅助装置将巡检机器人安装到架空配电线路上；

S2，用户利用地面远程控制主机通过无线模块向机器人本体主机发送开机控制命令；

S3，巡检机器人启动自主巡检程序，驱动电机上电，并驱动巡检机器人在架空配电线路上行走；

S4，巡检机器人上安装的避障传感器投入运行，避障传感器实时采集架空配电线路图像，并将架空配电线路图像传输给机器人本体主机进行存储，机器人本体主机将存储的架空配电线路图像通过无线模块传输给地面远程控制主机；

S5，机器人本体主机控制巡检机器人是否需要停机，若需要停机，则巡检机器人停止运行，等待地面远程控制主机的命令；若不需要停机，则进行步骤S6；

S6，机器人本体主机判断巡检机器人是否遇到障碍物，若不是遇到障碍物，则回到步骤S4；若是遇到障碍物，则进行步骤S7；

S7，机器人本体主机通过分析接收的架空配电线路图像，确定障碍物的类型，若障碍物是防震锤，则巡检机器人直接越过障碍物；若障碍物是跳线或悬垂，则进行步骤S8；

S8，机器人本体主机根据障碍物的类型产生机器人各关节的运动序列与运动参数，并向机器人各关节的驱动器发送运动控制命令，所述机器人各关节根据相应的运动控制命令实施越障。

巡检机器人上安装的避障传感器包括超声传感器、红外传感器、激光传感器和视觉传感器。步骤S6和S7中，激光传感器进行粗略判断，若激光传感器检测到前方存在障碍物，机器人本体主机对视觉传感器采集的图像进行处理与分析，进一步确定障碍物的类型。

步骤S1具体包括以下工序：

S11，塔上人员携带绝缘绳与滑车登塔，在地线上放置滑车，穿好绝缘绳并将绝缘绳放至塔下地面，地面人员将绝缘绳一端固定在巡检机器人上，另一端穿过塔角脚处安装的导向滑车并预留足够的长度；

S12，地面人员牵拉护绳控制所述巡检机器人吊装过程中的摆动方向，使巡检机器人与杆塔及导线分别保持足够的安全距离，同时牵拉绝缘绳将所述巡检机器人提升至塔上地线附近；塔上人员负责监护整个吊装过程；

S13，巡检机器人到达地线附近后，塔上人员将巡检机器人举起并将行走轮放置到地线上，待巡检机器人自检完成后解开绝缘绳与护绳，巡检机器人先试运行，确认无误后塔上人员方可下塔。若巡检机器人上线与下线在同一杆塔进行，则将滑车、绝缘绳和护绳分别固定在塔顶。

作业人员从地面监控基站发送巡检开始控制指令，操作机器人开始自主巡检，按任务规划自动执行巡检任务；或从地面监控基站直接操作机器人进行遥控巡检。巡检过程中，机器人按自主或遥控方式执行巡检任务，并自动向地面监控基站发送状态信息和巡检图像，接收地面监控基站发送的控制指令。机器人与地面监控基站进行正常通信时，作业人员应认真观察地面监控基站显示的状态信息和巡检图像，并做好必要记录。当发现机器人与地面监控基站间通信中断时，应检查地面监控基站运行状态，采取措施以恢复通讯。自主巡检过程中存在下述情形之一时，作用户利用地面远程控制主机中断自主巡检，改为遥控巡检：

a)任务规划遗漏了重要的巡检目标，或临时需要增加新的巡检目标，或任务规划的巡检目标与实际巡检结果不一致。

b)任务规划的巡检目标检测得到的图像不清晰，不满足巡检质量要求。

c)需要对巡检目标进行多次巡检和确认。

由于架空线的柔性，难以精确控制巡检机器人各关节的位置和姿态，带有一定的随机性和不可预测性。因此为降低控制难度，机器人本体主机采用粗略和精确两级控制方式。粗略控制采用离线规划的方式，即通过大量实验获取巡检机器人跨越各种障碍物的大致的动作序列，包括各关节的运动顺序、位移(包括平移和转角)变化量和速度等参数的设置，类似于示教的方式。在程序实现中，将离线规划的各种越障动作集合在越障知识库中，因此离线规划也称为基于专家系统(知识库)的控制方法。该专家系统安装在机器人本体主机上，用来支持步骤S8的实施，即，机器人本体主机基于专家系统根据障碍物的类型产生机器人各关节的运动序列与运动参数，并向机器人各关节的驱动器发送运动控制命令，所述机器人各关节根据相应的运动控制命令实施越障。

精确控制采用基于传感器信息的伺服控制方法，即根据巡检机器人各关节上的传感器所反馈回的信号，判断各关节是否运动到适当的位置，如果没有检测到正确的信号，此时需对各关节进行相应的调整，以保证机器人运动的准确性。

综上所述，本发明的架空配电线路巡检机器人作业方法，使巡检机器人能够有效跨越实际架空配电线路中的障碍物，可实现巡检机器人高效、可靠的运行。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，利用上线辅助装置将巡检机器人安装到架空配电线路上；

S2，用户利用地面远程控制主机通过无线模块向机器人本体主机发送开机控制命令；

S3，所述巡检机器人启动自主巡检程序，驱动电机上电，并驱动巡检机器人在架空配电线路上行走；

S4，所述巡检机器人上安装的避障传感器投入运行，所述避障传感器实时采集架空配电线路图像，并将架空配电线路图像传输给所述机器人本体主机进行存储，所述机器人本体主机将存储的架空配电线路图像通过无线模块传输给所述地面远程控制主机；

S5，所述机器人本体主机控制所述巡检机器人是否需要停机，若需要停机，则所述巡检机器人停止运行，等待地面远程控制主机的命令；若不需要停机，则进行步骤S6；

S6，所述机器人本体主机判断所述巡检机器人是否遇到障碍物，若不是遇到障碍物，则回到步骤S4；若是遇到障碍物，则进行步骤S7；

S7，所述机器人本体主机通过分析接收的架空配电线路图像，确定障碍物的类型，若障碍物是防震锤，则所述巡检机器人直接越过障碍物；若障碍物是跳线或悬垂，则进行步骤S8；

S8，所述机器人本体主机根据障碍物的类型产生机器人各关节的运动序列与运动参数，并向机器人各关节的驱动器发送运动控制命令，所述机器人各关节根据相应的运动控制命令实施越障。

2.根据权利要求1所述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其特征在于，所述巡检机器人上安装的避障传感器包括超声传感器、红外传感器、激光传感器和视觉传感器。

3.根据权利要求2所述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其特征在于，步骤S6和S7中，所述激光传感器进行粗略判断，若所述激光传感器检测到前方存在障碍物，所述机器人本体主机对所述视觉传感器采集的图像进行处理与分析，进一步确定障碍物的类型。

4.根据权利要求1所述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下工序：

S11，塔上人员携带绝缘绳与滑车登塔，在地线上放置滑车，穿好绝缘绳并将绝缘绳放至塔下地面，地面人员将绝缘绳一端固定在巡检机器人上，另一端穿过塔角脚处安装的导向滑车并预留足够的长度；

S12，地面人员牵拉护绳控制所述巡检机器人吊装过程中的摆动方向，使所述巡检机器人与杆塔及导线分别保持足够的安全距离，同时牵拉绝缘绳将所述巡检机器人提升至塔上地线附近；塔上人员负责监护整个吊装过程；

S13，巡检机器人到达地线附近后，塔上人员将巡检机器人举起并将行走轮放置到地线上，待巡检机器人自检完成后解开绝缘绳与护绳，巡检机器人先试运行，确认无误后塔上人员方可下塔。

5.根据权利要求4所述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其特征在于，若巡检机器人上线与下线在同一杆塔进行，则将滑车、绝缘绳和护绳分别固定在塔顶。

6.根据权利要求1所述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其特征在于，在巡检机器人的自主巡检过程中任务规划遗漏了重要的巡检目标，或临时需要增加新的巡检目标，或任务规划的巡检目标与实际巡检结果不一致时，用户利用地面远程控制主机中断自主巡检，改为遥控巡检。

7.根据权利要求1所述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其特征在于，在巡检机器人的自主巡检过程中任务规划的巡检目标检测得到的图像不清晰，不满足巡检质量要求时，用户利用地面远程控制主机中断自主巡检，改为遥控巡检。

8.根据权利要求1所述的一种架空配电线路巡检机器人作业方法，其特征在于，在巡检机器人的自主巡检过程中需要对巡检目标进行多次巡检和确认时，用户利用地面远程控制主机中断自主巡检，改为遥控巡检。