CN113253751A - 一种架空输电线缆飞走式巡检机器人快速落线控制方法 - Google Patents

一种架空输电线缆飞走式巡检机器人快速落线控制方法 Download PDF

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CN113253751A CN202110132410.1A CN202110132410A CN113253751A CN 113253751 A CN113253751 A CN 113253751A CN 202110132410 A CN202110132410 A CN 202110132410A CN 113253751 A CN113253751 A CN 113253751A
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Abstract

本发明公开了一种架空输电线缆飞走式巡检机器人落线装置及快速自动落线方法，包括：飞行模块、行走模块、压紧模块、控制模块和检测模块；提出一种基于先验信息的预定位和基于图像的精定位两步方法：预定位，基于架空输电线缆的结构化工况信息，使机器人通过定高模式迅速到达指定高度，通过双目视觉驱动机器人使目标线缆进入手眼相机视野，完成预定位。精定位，基于线‑轮二元手眼视觉，迅速提取图像特征并得到特征偏差，为避免图像雅克比矩阵求解，引入SVR(支持向量回归)视觉伺服控制方法。最后，由光电传感器判断行走轮是否位于待挂线缆上方完成落线。该方法通过两步调整，有效解决了飞走结合式机器人落线困难及耗时过多的瓶颈问题。

Description

一种架空输电线缆飞走式巡检机器人快速落线控制方法
技术领域
本发明属于电力设备领域，涉及到一种飞走式巡检机器人落线装置和快速自动落线方法，用于架空输电线缆飞走式巡检机器人的快速精准落线。
背景技术
架空高压电力线是长距离输配电力的主要方式，一般所处地域分布广、覆盖范围大、线路纵横交错、绵延数百公里，新建特高压线路甚至达上千公里，有些区段处于地形复杂并且自然环境十分恶劣的山区地带。电力线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到污秽环境、雷击和材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等、绝缘子破损破裂和螺栓销钉缺失等缺陷，如不及时修复更换，原本微小的破损和缺陷就可能扩大，最终导致严重事故，造成大面积的停电和巨大的经济损失。因此，电力公司要定期对线路设施巡检，及时发现早期损伤和缺陷并加以维护。
目前，对架空高压电力线及其塔架的巡检以人工巡检为主，巡检人员自身携带检测设备，沿线路行走，对线路开展巡查，巡线工人需要翻山越岭，涉水过河，这种方式劳动强度大，危险性高，巡检效率和探测准确度低，因此电力部门迫切需要自动化巡检工具，从而高效率、高可靠性地完成对输电线路的巡检任务，以确保电力系统的高压输电线路安全稳定运行。目前，自动化巡检工具主要有两种类型：第一种为挂线运行，将巡线机器人安装在线路上，沿线路爬行，利用携带的传感器实施接近检测，工作效率和巡检精度高，但是上下线操作存在较大困难，且只能在两杆塔之间的直线段巡检；第二种为空中飞行，利用直升飞机或者旋翼无人机对电力线及其塔架进行抵近观察，其中直升飞机，巡视直观，观察准确，但是运行成本高，危险性大，因此难以得到推广；旋翼无人机，灵活性好且测试精度较高，但其续航能力差，飞行距离难以满足长线巡检的需求。挂线运行和空中飞行方式的优缺点呈互补态势，故飞走结合式的巡检机器人有很好的发展前景，但是飞走式巡检机器人存在飞行续航差，且需要频繁上下线的问题，因此如何解决快速落线的瓶颈对推广此类飞走式巡检机器人具有重要意义。
发明内容
本发明主要解决现有技术中的问题在于，提供了一种飞走式巡检机器人落线装置和快速自动落线方法，使飞走式巡检机器人能够在架空输电线上快速精确落线，从而有效解决了飞走结合的多运动模式机器人上线困难及耗时过多的瓶颈问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种飞走式巡检机器人落线装置，其特征在于，所述的落线装置包括飞行模块、行走模块、压紧模块、控制模块和检测模块，其中所述飞行模块包括：机舱、旋翼臂，旋翼电机和旋翼；所述行走模块包括：挂线臂和行走轮；所述压紧模块包括：主压紧轮、左辅助压紧轮、右辅助压紧轮和升降机构；所述检测模块包括：双目摄像机、手眼摄像机、IMU、左光电传感器和右光电传感器；所述控制模块包括：图像处理控制器、飞行运动控制器和机械运动控制器；
所述旋翼臂以所述机舱为中心对称布置，每个旋翼远离机舱的一端分别安装所述的旋翼电机、旋翼和旋翼保护架；
所述双目摄像机和手眼摄像机安装在所述机舱的上表面；所述IMU安装在所述机舱内部；所述左光电传感器安装在行走轮的左侧，所述右光电传感器安装在行走轮的右侧；
所述图像处理控制器、飞行运动控制器和机械运动控制器安装在所述机舱内部；
进一步地，所述行走轮和挂线臂的中心面相互平行；所述行走轮、左光电传感器、右光电传感器、升降机构、左辅助压紧轮、右辅助压紧轮、主压紧轮和升降机构的中心面位于同一平面，且所述所行走轮的径向轴线过所述落线装置的重心；
进一步地，所述双目摄像机与所述挂线臂平行，引导巡检机器人靠近待挂线缆；
进一步地，所述手眼摄像机安装于所述双目摄像机与升降机构的中间位置，引导巡检机器人降落在待挂线缆上；
进一步地，所述左光电传感器和右光电传感器用于判断巡检机器人是否位于待挂线缆的正上方；
本发明还提供了一种飞走式巡检机器人快速自动落线方法，利用其前所述落线装置，所述方法包括：
S1、利用架空输电线缆的结构化工况先验信息，通过在飞行运动控制器中定高模式设置定高，使飞行运动控制器控制巡检机器人飞行至指定高度；
S2、到达指定高度后，飞行运动控制器发送指令给图像处理控制器，图像处理控制器控制双目摄像机实时采集线缆的视频信号并跟踪待挂线缆；
S3、根据双目摄像机采集到的实时图像信息和IMU提供的姿态信息，计算出巡检机器人相对待挂线缆三维位置和姿态；
S4、图像处理控制器将计算出的三维位置和姿态转换成运动控制指令反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器根据接收到的运动控制指令，控制巡检机器人靠近待挂线缆，完成预定位；
S5、图像处理控制器控制手眼摄像机采集实时视频信号，当检测到待挂地线进入到手眼摄像机的视野范围中并得到线-轮二元图像，图像处理控制器将信息反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器控制改变巡检机器人飞行状态，使其运动速度降低；
S6、根据手眼摄像机采集到的实时线-轮二元图像信息，计算出当前的图像的特征，将当前图像特征与期望特征进行对比，获得特征偏差；
S7、图像处理控制器将计算出的特征偏差转换为运动控制指令反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器根据接收到的运动控制指令，控制巡检机器人靠近待挂线缆直至特征偏差趋近于0，完成巡检机器人的精定位；
S8、当光电传感器检测到行走轮位于待挂线缆正上方时，飞行运动控制器控制巡检机器人缓慢降落在待挂线缆上；
S9、若IMU检测到巡检机器人处于失重状态时，巡检机器人落线失败，则巡检机器人重复S1-S8的步骤重新落线；
S10、若IMU检测到巡检机器人未处于失重状态时，飞行运动控制器控制控制旋翼电机停止转动；机械运动控制器控制升降机构升起使压紧机构压紧；
进一步地，提出一种基于先验信息的预定位和基于图像的精定位两步控制方法实现飞走式巡检机器人高效精确落线；
进一步地，将架空输电线缆的结构化工况先验信息应用到飞走式巡检机器人的落线过程，使飞走式巡检机器人可以迅速到达指定高度，缩短了飞走式巡检机器人落线过程中所花费的时间；
所述指定高度为：
导线任意点的弧垂为：
Figure BDA0002925853970000031
其中，fx为导线任意点弧垂，K为弧垂模板系数,h为高差(两悬挂点间的垂直距离),l为档距(两悬挂点间的水平距离),x为档距中的任意点距起算点的距离；
弧垂模板系数K为：
Figure BDA0002925853970000032
其中，γ为电线比载，σ0电线各点的水平应力，实际上K的数值，可根据工程所在地区气象条件、工程采用的导线取值；
任意点导线对地的距离为：
Figure BDA0002925853970000041
其中，h1为桩高程，h2为杆塔的有效高度，hx该任意点地面高程；
结合联立以上三个方程，得到巡检机器人指定高度H0＝Hx-3.2；
进一步地，所述机器人落线运动的手眼模型为：
落线运动的透视投影关系模型为：
Figure BDA0002925853970000042
若设输电线路上一点为目标点，则u与v是目标点在像素坐标系中的坐标，dx与dy是X和Y方向上的像元；f为相机焦距，
Figure BDA0002925853970000043
与
Figure BDA0002925853970000044
分别是图像水平轴和垂直轴的尺度因子，u0与v0是图像坐标系原点在像素坐标系中的坐标，(Xc，Yc，Zc)是目标点在相机坐标系中的坐标；
假定目标不动，手眼相机分别在相机坐标系三个方向进行微小平移δTx，δTy，δTz和绕Z轴的旋转角δθz,得到机器人的运动变量和图像特征变化的关系，即落线运动的手眼模型：
δm＝J(δP)
其中δm＝[δm00,δm10,δm01,δm02,δm11,δm20,δk]T，m00为零阶距，m10,m01为一阶矩，m02,m11,m20为二阶距，k为待挂线缆的斜率，δP＝[δTx,δTy,δTz,δθz]T,J表示图像的雅克比矩阵；
进一步地，图像的雅克比矩阵实时地随着机器人的位姿而变化，导致图像的逆雅克比矩阵需要频繁地进行求解，计算量较大，且机器人和待挂线的相对位置关系与图像特征一种非线性的关系，为了避免求解图像的雅克比矩阵提出基于SVR的视觉伺服控制方法，以进一步提高飞走式巡检机器人伺服控制速度减少落线时间；
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1.将架空输电线缆的结构化工况先验信息引入到飞走式巡检机器人的落线过程，有效缩短了飞走式巡检机器人靠线时所花费的时间。
2.提出一种基于先验信息的预定位和基于图像的精定位两步控制方法，有效解决了飞走结合的多运动模式机器人落线困难及耗时过多的瓶颈问题；
3.通过光电传感器的返回值来进一步确认飞走式巡检机器人的行走轮是否位于待挂线缆正上方，保证了落线的安全性；
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1是本发明实施例飞走式巡检机器人落线装置的结构示意图；
图2是本发明实施例飞走式巡检机器人落线装置机舱局部放大图；
图3本发明实施例飞走式巡检机器人落线过程流程图；
图4本发明实施例飞走式巡检机器人起飞前示意图；
图5本发明实施例飞走式巡检机器人靠近待挂线缆示意图；
图6本发明实施例基于SVR的视觉伺服制控制系统；
图7本发明实施例飞走式巡检机器人精定位中待挂线缆和行走轮在图像中的位置关系；
图中：11、机舱；12、旋翼臂；13、旋翼电机；14、旋翼；15、旋翼保护架；21、挂线臂；22、行走轮；31、主压紧轮；32、左辅助压紧轮；33、右辅助压紧轮；34、升降机构；41、双目摄像机；42、手眼摄像机；43、IMU；44、左光电传感器；45、右光电传感器；51、图像处理控制器；52、飞行运动控制器；53、机械运动控制器；
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图以及实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明提供一种飞走式巡检机器人的落线装置，包括：飞行模块1、行走模块2、压紧模块3、检测模块4和控制模块5。其中，飞行模块包括：机舱11、旋翼臂12，旋翼电机13、旋翼14和旋翼保护架15；行走模块包括：挂线臂21和行走轮22；压紧模块包括：主压紧轮31、左辅助压紧轮32、右辅助压紧轮33和升降机构34；检测模块包括：双目摄像机41、手眼摄像机42、IMU43、左光电传感器44和右光电传感器45；控制模块包括：图像处理控制器51、飞行运动控制器52和机械运动控制器53；
旋翼臂14以机舱11为中心对称布置，每个旋翼12远离机舱11的一端分别安装旋翼电机13、旋翼14和旋翼保护架15；挂线臂21底端安装在机舱11的上表面，行走轮22安装所述挂线臂21的上端；双目摄像机41和手眼摄像机42安装在机舱11的上表面；IMU43安装在机舱11内部；左光电传感器44安装在行走轮22的左侧，右光电传感器45安装在行走轮22的右侧；升降机构34底端安装在机舱11的上表面，主压紧轮31安装在升降机构34的顶端；左辅助压紧轮32安装在左光电传感器44左侧，右辅助压紧轮33安装在右光电传感器45右侧；如图2所示，图像处理控制器51、飞行运动控制器52和机械运动控制器53安装在机舱11内部；
行走轮22和挂线臂21的中心面相互平行；行走轮22、左光电传感器44、右光电传感器45、升降机构34、左辅助压紧轮32、右辅助压紧轮33、主压紧轮31和升降机构34的中心面位于同一平面，且所述行走轮22的径向轴线过所述落线装置的重心；双目摄像机41与挂线臂12平行，引导巡检机器人靠近待挂线缆；手眼摄像机42安装于双目摄像机41与升降机构34的中间位置，引导巡检机器人降落在待挂线缆上；所述左光电传感器44和右光电传感器45用于判断巡检机器人是否位于待挂线缆的正上方；
本实施例的行走轮22、主压紧轮31、左辅助压紧轮32、右辅助压紧轮33和升降机构34的中心面为同一平面。当飞走式巡检机器人成功落线后，机械运动控制器53控制升降机构34升起，控制行走轮22、主压紧轮31、左辅助压紧轮32、右辅助压紧轮33与待挂线缆夹紧，从而避免了巡检机器人受风载的影响，造成挂线失败。
本实施例的行走轮22的径向轴线过所述落线装置的重心，保证了飞走式巡检机器人落线成功后处于平衡状态。
本实施例的左光电传感器44和右光电传感器45的作用线竖直向下，用于判断飞走式巡检机器人是否运动到待挂地线的正上方，为飞走式巡检机器人提供冗余的安全信息，保证落线的安全。
如图3所示，本发明还提供了一种飞走式巡检机器人快速自动落线方法，利用其前所述落线装置，所述方法包括以下步骤：
S1、利用架空输电线缆的结构化工况先验信息，通过在飞行运动控制器中定高模式设置定高，使飞行运动控制器控制巡检机器人飞行至指定高度；
S2、到达指定高度后，飞行运动控制器发送指令给图像处理控制器，图像处理控制器控制双目摄像机实时采集线缆的视频信号并跟踪待挂线缆；
S3、根据双目摄像机采集到的实时图像信息和IMU提供的姿态信息，计算出巡检机器人相对待挂线缆三维位置和姿态；
S4、图像处理控制器将计算出的三维位置和姿态转换成运动控制指令反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器根据接收到的运动控制指令，控制巡检机器人靠近待挂线缆，完成预定位；
S5、图像处理控制器控制手眼摄像机采集实时视频信号，当检测到待挂地线进入到手眼摄像机的视野范围中并得到线-轮二元图像，图像处理控制器将信息反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器控制改变巡检机器人飞行状态，使其运动速度降低；
S6、根据手眼摄像机采集到的实时线-轮二元图像信息，计算出当前的图像的特征，将当前图像特征与期望特征进行对比，获得特征偏差；
S7、图像处理控制器将计算出的特征偏差转换成运动控制指令反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器根据接收到的运动控制指令，控制巡检机器人靠近待挂线缆直至特征偏差趋近于0，完成巡检机器人的精定位；
S8、当光电传感器检测到行走轮位于待挂线缆正上方时，飞行运动控制器控制巡检机器人缓慢降落在待挂线缆上；
S9、若IMU检测到巡检机器人处于失重状态时，巡检机器人落线失败，则巡检机器人重复S1-S8的步骤重新落线；
S10、若IMU检测到巡检机器人未处于失重状态时，飞行运动控制器控制旋翼电机停止转动；机械运动控制器控制升降机构升起使压紧机构压紧；
根据图4、图5，图6和图7，对上述的飞走式巡检机器人快速自动落线方法做进一步说明：
S1、如图4所示，操作者将飞走式巡检机器人放置在沿电力线方向距塔架x米和侧向距塔架L米处，将夹紧模块中的升降机构降至最低限度，操作者在巡检机器人的控制系统中选择本档段塔架的工况信息：
距离塔架x米处的弧垂为：
Figure BDA0002925853970000071
根据工程所在地区气象条件、工程采用的导线得到K值；
距离塔架x米处导线对地的距离为：
Figure BDA0002925853970000072
结合联立以上两个方程，得到巡检机器人指定高度H0＝Hx-3.2；
S2、如图5所示，巡检机器人根据电力线塔架的工况信息，在定高模式下，使飞行运动控制器控制巡检机器人飞行至预定高度H0并侧向距电力线L米处，到达指定高度后飞行运动控制器发送指令给图像处理控制器，图像处理控制器控制双目摄像机实时采集线缆的视频信号并跟踪待挂线缆；
S3、根据双目摄像机采集到的实时图像信息，计算出巡检机器人与待挂线缆三维位置，并根据IMU采集的数据得到巡检机器人姿态信息，从而得到巡检机器人与待挂线缆的相对位姿关系。
S4、图像处理控制器将计算出的三维位置和位姿转换成运动控制指令反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器根据接收到的运动控制指令，控制巡检机器人靠近待挂线缆，并使得巡检机器人和待挂线缆平行，直至手眼摄像机里出现待挂线缆的图像，此时图像处理控制器将信息反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器控制改变巡检机器人飞行状态，使其运动速度降低。
S5、建立落线运动的手眼模型：
落线运动的透视投影关系模型为：
Figure BDA0002925853970000081
假定目标不动，手眼相机分别在相机坐标系三个方向进行微小平移δTx，δTy，δTz和绕Z轴的旋转角δTz,得到机器人的运动变量和图像特征变化的关系，即落线运动的手眼模型δm＝J(δP)，如图7(a)所示，此时手眼摄像的拍摄画面中只有待挂线缆和行走轮，得到线-轮二元图像。
S6、根据手眼摄像机采集到的实时线-轮二元图像信息，计算出当前的图像的特征m＝[m00,m10,m01,m02,m11,m20,k]T，将当前图像特征与期望特征进行对比，获得特征偏差δm＝[δm00,δm10,δm01,δm02,δm11,δm20,δk]T。
S7、如图7(b)和图7(c)所示，利用基于图像的视觉伺服控制系统，如图6所示，图像处理控制器将计算出的特征偏差转换成运动控制指令δP′反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器根据接收到的运动控制指令，控制巡检机器人靠近待挂线缆直至特征偏差趋近于0。
S8、若当前图像特征与期望特征偏差趋近于0，则证明巡检机器人的行走轮已经位于待挂线缆的正上方。为了保证落线的安全可靠，当左右光电传感器同时检测到下方有障碍时，则证明行走轮位于待挂线缆正上方时，飞行运动控制器控制巡检机器人缓慢降落在待挂线缆上。
S9、为进一步保证巡检机器人的落线安全，利用IMU检测巡检机器人是否处于失重状态，若IMU检测到巡检机器人处于失重状态时，巡检机器人落线失败，则巡检机器人重复S1-S8的步骤重新落线；
S10、若IMU检测到巡检机器人未处于失重状态时，飞行运动控制器控制控制旋翼电机停止转动；机械运动控制器控制升降机构升起使压紧机构压紧；
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种架空输电线缆飞走式巡检机器人落线装置，其特征在于，所述的落线装置包括飞行模块、行走模块、压紧模块、控制模块和检测模块，其中所述飞行模块包括：机舱(11)、旋翼臂(12)，旋翼电机(13)、旋翼(14)和旋翼保护架(15)；所述行走模块包括：挂线臂(21)和行走轮(22)；所述压紧模块包括：主压紧轮(31)、左辅助压紧轮(32)、右辅助压紧轮(33)和升降机构(34)；所述检测模块包括：双目摄像机(41)、手眼摄像机(42)、IMU(43)、左光电传感器(44)和右光电传感器(45)；所述控制模块包括：图像处理控制器(51)、飞行运动控制器(52)和机械运动控制器(53)；
所述旋翼臂(12)以所述机舱为中心对称布置，每个旋翼(11)远离机舱(11)的一端分别安装所述的旋翼电机(13)、旋翼(14)和旋翼保护架(15)；
所述挂线臂(21)底端安装在所述的机舱(11)的上表面，所述行走轮(22)安装所述挂线臂(21)的上端；
所述双目摄像机(41)和手眼摄像机(41)安装在所述机舱(11)的上表面；所述IMU(41)安装在所述机舱(11)内部；所述左光电传感器(44)安装在行走轮(22)的左侧，所述右光电传感器(45)安装在行走轮(22)的右侧；
所述升降机构(34)底端安装在所述的机舱(11)的上表面，所述主压紧轮(31)安装在升降机构(34)的顶端；所述左辅助压紧轮(32)安装在左光电传感器(44)左侧，所述右辅助压紧轮(33)安装在右光电传感器(45)右侧；
所述图像处理控制器(51)、飞行运动控制器(52)和机械运动控制器(53)装在所述机舱(11)内部。
2.根据权利要求1所述的架空输电线缆飞走式巡检机器人落线装置，其特征在于：所述行走轮(22)和挂线臂(21)的中心面相互平行；所述行走轮(22)、左光电传感器(44)、右光电传感器(45)、升降机构(34)、左辅助压紧轮(32)、右辅助压紧轮(33)、主压紧轮(31)和升降机构(34)的中心面位于同一平面，且所述所行走轮(22)的径向轴线过所述落线装置的重心。
3.根据权利要求1所述的架空输电线缆飞走式巡检机器人落线装置，其特征在于：所述双目摄像机(41)与所述挂线臂(12)平行，引导巡检机器人靠近待挂线缆；所述手眼摄像机(42)安装于所述双目摄像机(41)与升降机构(34)的中间位置，引导巡检机器人降落在待挂线缆上。
4.根据权利要求1所述的架空输电线缆飞走式巡检机器人落线装置，其特征在于：所述左光电传感器(44)和右光电传感器(45)用于判断巡检机器人是否位于待挂线缆的正上方。
5.一种基于权利要求1至4所述的架空输电线缆飞走式巡检机器人落线装置进行快速自动落线方法，其特征在于，所述的快速自动落线方法包括以下步骤：
S1、利用架空输电线缆的结构化工况先验信息，在飞行运动控制器中的定高模式设置定高，使飞行运动控制器控制巡检机器人飞行至指定高度；
S2、到达指定高度后，飞行运动控制器发送指令给图像处理控制器，图像处理控制器控制双目摄像机实时采集线缆的视频信号并跟踪待挂线缆；
S3、根据双目摄像机采集到的实时图像信息和IMU提供的姿态信息，计算出巡检机器人相对待挂线缆三维位置和姿态；
S4、图像处理控制器将计算出的三维位置和姿态转换为运动控制指令反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器根据接收到的运动控制指令，控制巡检机器人靠近待挂线缆，完成预定位；
S5、图像处理控制器控制手眼摄像机采集实时视频信号，当检测到待挂地线进入到手眼摄像机的视野范围中并得到线-轮二元图像，图像处理控制器将信息反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器控制改变巡检机器人飞行状态，使其运动速度降低；
S6、根据手眼摄像机采集到的实时线-轮二元图像信息，计算出当前的图像的特征，将当前图像特征与期望特征进行对比，获得特征偏差；
S7、图像处理控制器将计算出的特征偏差转换为运动控制指令反馈给飞行运动控制器，飞行运动控制器根据接收到的运动控制指令，控制巡检机器人靠近待挂线缆直至特征偏差趋近于0，完成巡检机器人的精定位；
S8、当光电传感器检测到行走轮位于待挂线缆正上方时，飞行运动控制器控制巡检机器人缓慢降落在待挂线缆上；
S9、若IMU检测到巡检机器人处于失重状态时，巡检机器人落线失败，则巡检机器人重复S1-S8的步骤重新落线；
S10、若IMU检测到巡检机器人未处于失重状态时，飞行运动控制器控制控制旋翼电机停止转动；机械运动控制器控制升降机构升起使压紧机构压紧。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于：利用一种基于先验信息的预定位和基于图像的精定位两步控制方法实现飞走式巡检机器人高效精确落线。
7.根据权利要求5所述方法，其特征在于：将架空输电线缆的结构化工况先验信息应用到飞走式巡检机器人的落线过程，使飞走式巡检机器人可以迅速到达指定高度，所述指定高度为：
导线任意点的弧垂为：
Figure FDA0002925853960000031
其中，fx为导线任意点弧垂，K为弧垂模板系数,h为高差(两悬挂点间的垂直距离),l为档距(两悬挂点间的水平距离),x为档距中的任意点距起算点的距离；
弧垂模板系数K为：
Figure FDA0002925853960000032
其中，γ为电线比载，σ0电线各点的水平应力，实际上K的数值，可根据工程所在地区气象条件、工程采用的导线取值；
任意点导线对地的距离为：
Figure FDA0002925853960000033
其中，h1为桩高程，h2为杆塔的有效高度，hx该任意点地面高程；
结合联立以上三个方程，得到巡检机器人指定高度H0＝Hx-3.2。
8.根据权利要求5所述方法，其特征在于：所述机器人落线运动的手眼模型为：
落线运动的透视投影关系模型为：
Figure FDA0002925853960000034
若设输电线路上一点为目标点，则u与v是目标点在像素坐标系中的坐标，dx与dy是X和Y方向上的像元；f为相机焦距，
Figure FDA0002925853960000035
与
Figure FDA0002925853960000036
分别是图像水平轴和垂直轴的尺度因子，u0与v0是图像坐标系原点像素坐标系中的坐标，(Xc，Yc，Zc)是目标点在相机坐标系中的坐标；
假定目标不动，手眼相机分别在相机坐标系三个方向进行微小平移δTx，δTy，δTz和绕Z轴的旋转角δθz,得到机器人的运动参数变化和图像特征变化的关系，即落线运动的手眼模型：
δm＝J(δP)
其中δm＝[δm00,δm10,δm01,δm02,δm11,δm20,δk]T，m00为零阶距，m10,m01为一阶矩，m02,m11,m20为二阶距，k为待挂线缆的斜率，δP＝[δTx,δTy,δTz,δθz]T，J表示图像的雅克比矩阵。
9.根据权利要求5所述方法，其特征在于：图像的雅克比矩阵实时地随着机器人的位姿而变化，导致图像的逆雅克比矩阵需要频繁地进行求解，计算量较大，且机器人和待挂线的相对位置关系与图像特征是一种非线性的关系，为了避免求解图像的雅克比矩阵，采用基于SVR的视觉伺服控制方法，以进一步提高飞走式巡检机器人伺服控制速度减少落线时间。
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