CN115070778B - 一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法及系统 - Google Patents

一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法及系统 Download PDF

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CN115070778B CN202210963828.1A CN202210963828A CN115070778B CN 115070778 B CN115070778 B CN 115070778B CN 202210963828 A CN202210963828 A CN 202210963828A CN 115070778 B CN115070778 B CN 115070778B
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Abstract

本发明提供一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法和系统，其中所述方法包括采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号，以及获取机械臂与所述强电柜之间的深度信息；根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息；根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；根据所述位姿轨迹生成机械臂控制信号；根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，使机械臂前端的绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排。所述方法和系统有力的支撑了校准作业人员与强电隔离的间接作业方式，保证了作业人员安全。

Description

一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法及系统
技术领域
本发明涉及机械臂领域,并且更具体地，涉及一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法及系统。
背景技术
在电力运检领域，与停电作业相比，带电作业既可显著缩短检修时间，也可减少备用设备和线路的建设。目前带电作业在输电线路等运检场景已有较多应用，并伴随产生了多种带电作业工器具，如传统地佩戴绝缘手套、用绝缘杆进行搭接测试；机械人作业是目前电力各专业带电作业的主要途径之一，主要研究工作集中在液压机械臂、主从控制、双臂协同等技术方向，其中适应不同场景的自动定位及控制是研究重点与难点。对于如何采用机器人作业实现对在运低压电流互感器的计量性能定量考核，目前还没有成熟的技术。
发明内容
为了解决现有技术中缺少采用机器人作业实现对在运低压电流互感器的计量性能考核的技术这一问题，本发明提供一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法及系统。
根据本发明的一方面，本发明提供一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法，所述方法包括：
采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号，以及获取机械臂与待校准电流互感器所在的强电柜之间的深度信息；
根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息；
根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；
根据所述位姿轨迹生成机械臂控制信号；
根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；
根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，使机械臂前端的绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排，其中，所述绝缘夹与用于电流互感器带电校准的装置电连接。
进一步地，在采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号之前包括建立最优目标检测模型，具体地：
步骤11、建立目标检测模型的网络结构，所述网络结构包括：
矩阵分割层，用于将所述图像信号经过预处理后生成的矩阵进行分割，生成特征提取矩阵；
第一特征提取层，用于对所述特征提取矩阵进行特征提取，生成第一特征图；
通道注意力模块，其与第一特征提取层连接，用于确定第一特征图中需要重点关注的内容；
第二特征提取层，其与第一特征提取层和通道注意力模块连接，用于对第二特征图进行特征提取，生成第三特征图，其中，所述第二特征图根据第一特征图和第一特征图中需要重点关注的内容生成；
第三特征提取层，其与第二特征提取层连接，用于对第三特征图进行特征提取，生成第四特征图；
第四特征提取层，其与第三特征提取层连接，用于对第四特征图进行特征提取，生成第五特征图；
空间注意力模块，其与第四特征提取层连接，用于确定第五特征图中需要重点关注的位置；
第一结果模块，其与第四特征提取层和空间注意力模块连接，包括第一卷积块，第一卷积结构和第一卷积层，用于根据第六特征图输出所述图像信号的第一目标检测结果和第七特征图，其中，所述第六特征图根据第五特征图和第五特征图中需要重点关注的位置生成，所述第七特征图是第一卷积块对第六特征图进行处理得到的输出，所述第一目标检测结果是小目标的检测结果，所述最优目标检测模型检测的目标按照其与机械臂的距离远近划分为小目标，中目标和大目标，目标与机械臂的距离远近用深度信息表示；
第一辅助模块，其与第一结果模块的第一卷积块连接，用于根据第七特征图生成第一辅助结果；
第二结果模块，其与第一辅助模块和第三特征提取层连接，包括第二卷积块，第二卷积结构和第二卷积层，用于根据第四特征图和第一辅助结果输出所述图像信号的第二目标检测结果和第八特征图，其中，所述第二目标检测结果是中目标的检测结果，所述第八特征图是第二卷积块对第四特征图和第一辅助结果进行处理得到的输出；
第二辅助模块，其与第二结果模块的第二卷积块连接，用于根据第八特征图生成第二辅助结果；
第三结果模块，其与第二辅助模块、第一特征提取层和通道注意力模块连接，用于根据第二特征图和第二辅助结果输出所述图像信号的第三目标检测结果，其中，所述第三目标检测结果是大目标的检测结果；
步骤12、在各类带电作业场景中收集用于生成目标检测模型的图像数据集，并根据作业需求对图像数据中包含的各类特定物品进行人工标注，生成数据样本集；
步骤13、对所述数据样本集进行划分，生成训练样本集、测试样本集和验证样本集；
步骤14、基于所述目标检测模型的网络结构，以及数据样本集中的训练样本集、测试样本集和验证样本集生成最优目标检测模型。
进一步地，根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息包括：
将所述图像信号转换为矩阵输入最优目标检测模型；
最优目标检测模型输出第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果；
根据所述深度信息确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息为第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果中的一个。
进一步地，根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹包括：
根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标；
基于待校准电流互感器所对应的母排的世界坐标系与机械臂坐标系之间的转换关系，根据待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标确定待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标；
根据待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标，通过笛卡尔空间轨迹规划确定机械臂的各关节角度、速度、加速度的时间序列构成的位姿轨迹。
进一步地，基于待校准电流互感器所对应的母排的世界坐标系与机械臂坐标系之间的转换关系，根据待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标确定待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标，其中，所述转换关系的公式为：
Figure 862082DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure 958214DEST_PATH_IMAGE004
表示待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标，
Figure 935397DEST_PATH_IMAGE006
表示待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标；R为旋转矩阵，T为机械臂距世界坐标系原点的平移量，R的具体公式如下:
Figure 800585DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 205022DEST_PATH_IMAGE010
表示机械臂与世界坐标系x轴之间的夹角，
Figure 788450DEST_PATH_IMAGE012
表示机械臂与世界坐标系y轴之间的夹角，
Figure 569324DEST_PATH_IMAGE014
表示机械臂与世界坐标系z轴之间的夹角。
进一步地，根据所述位姿轨迹生成机械臂控制信号，包括：
基于机械臂的内置控制算法，根据所述位姿轨迹自动生成机械臂控制信号；或者
根据所述位姿轨迹远程输入机械臂控制信号。
进一步地，根据所述机械臂控制信号生成驱动信号，包括：
步骤21、根据所述机械臂控制信号
Figure 289018DEST_PATH_IMAGE016
和反馈信号
Figure 739722DEST_PATH_IMAGE018
计算偏差
Figure 810447DEST_PATH_IMAGE020
和偏差变化率
Figure 863853DEST_PATH_IMAGE022
，其中，所述反馈信号
Figure 969212DEST_PATH_IMAGE018
是机械臂执行驱动信号
Figure 449872DEST_PATH_IMAGE024
而获取的信号，
Figure 273472DEST_PATH_IMAGE026
为自然数，
Figure 864990DEST_PATH_IMAGE026
的初始值为1，
Figure 824856DEST_PATH_IMAGE028
等于
Figure 741996DEST_PATH_IMAGE030
，偏差
Figure 662679DEST_PATH_IMAGE032
和偏差变化率
Figure 57888DEST_PATH_IMAGE022
的计算公式为：
Figure 137840DEST_PATH_IMAGE034
Figure 960302DEST_PATH_IMAGE036
步骤22、根据所述偏差
Figure 492915DEST_PATH_IMAGE038
和偏差变化率
Figure 691815DEST_PATH_IMAGE040
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 626273DEST_PATH_IMAGE042
；
步骤23、当所述驱动信号
Figure 619637DEST_PATH_IMAGE042
使所述绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排时，停止生成反馈信号
Figure 13447DEST_PATH_IMAGE044
，当所述驱动信号
Figure 16038DEST_PATH_IMAGE042
使所述绝缘夹未定位至待校准电流互感器所对应的母排时，生成反馈信号
Figure 539423DEST_PATH_IMAGE044
，令
Figure 969267DEST_PATH_IMAGE046
，返回步骤21。
进一步地，根据所述偏差
Figure 476472DEST_PATH_IMAGE038
和偏差变化率
Figure 751595DEST_PATH_IMAGE048
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 660646DEST_PATH_IMAGE050
，包括：
将所述偏差
Figure 995812DEST_PATH_IMAGE032
和偏差变化率
Figure 865679DEST_PATH_IMAGE022
作为PID控制算法的输入量，计算第一输出结果
Figure 210073DEST_PATH_IMAGE052
，其中：
Figure 708050DEST_PATH_IMAGE054
Figure 745276DEST_PATH_IMAGE056
Figure 695915DEST_PATH_IMAGE058
式中，
Figure 843999DEST_PATH_IMAGE060
,
Figure 196483DEST_PATH_IMAGE062
和
Figure 139032DEST_PATH_IMAGE064
分别为机械臂的内置控制算法确定的比例增益，积分时间常数和微分时间常数，
Figure 717912DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure 138529DEST_PATH_IMAGE068
和
Figure 876677DEST_PATH_IMAGE070
分别表示比例系数、积分系数和微分系数，
Figure 990127DEST_PATH_IMAGE072
；
通过三角形隶属度函数获得第一输出结果
Figure 180937DEST_PATH_IMAGE074
与第二输出结果
Figure 405245DEST_PATH_IMAGE076
的隶属度表；
根据所述隶属度表确定第一输出结果
Figure 732321DEST_PATH_IMAGE074
与第二输出结果
Figure 16672DEST_PATH_IMAGE076
的模糊关系,得到第二输出结果
Figure 570144DEST_PATH_IMAGE076
，第一输出结果
Figure 598143DEST_PATH_IMAGE074
与第二输出结果
Figure 45305DEST_PATH_IMAGE076
的论域均为七级；
基于预先设置的模糊控制规则和第二输出结果
Figure 234978DEST_PATH_IMAGE076
，对预先设置的模糊子集进行推理，确定第三输出结
Figure 400380DEST_PATH_IMAGE078
，其中，模糊子集设定为
Figure 966490DEST_PATH_IMAGE080
，分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；模糊推理采用Mamdani推理，模糊控制规则包括：当
Figure 533738DEST_PATH_IMAGE082
时，按照设置的缩小比率缩小
Figure 894312DEST_PATH_IMAGE084
得到
Figure 920912DEST_PATH_IMAGE086
,
Figure 290713DEST_PATH_IMAGE088
和
Figure 446888DEST_PATH_IMAGE090
分别等于
Figure 243943DEST_PATH_IMAGE092
和
Figure 852778DEST_PATH_IMAGE094
；当
Figure 291850DEST_PATH_IMAGE096
或者
Figure 302531DEST_PATH_IMAGE098
时，按照设置的增大比率增大
Figure 536067DEST_PATH_IMAGE100
和
Figure 632199DEST_PATH_IMAGE102
得到
Figure 484748DEST_PATH_IMAGE104
和
Figure 349936DEST_PATH_IMAGE086
，按照设置的缩小比率缩小
Figure 754372DEST_PATH_IMAGE106
得到
Figure 337801DEST_PATH_IMAGE090
;
采用重心法反模糊第三输出结果
Figure 853096DEST_PATH_IMAGE108
以获取第四输出结果
Figure 103948DEST_PATH_IMAGE110
；
基于预先设置的由遗传算法进行优化的PID控制规则，根据第四输出结果
Figure 413707DEST_PATH_IMAGE112
获取第五输出结果
Figure 625377DEST_PATH_IMAGE114
，其中，所述由遗传算法进行优化的PID控制规则将第四输出结果
Figure 678783DEST_PATH_IMAGE116
作为个体，适应度函数选择ITAE，以设置的最大迭代次数作为遗传算法运行的终止条件；
将第五输出结果
Figure 784142DEST_PATH_IMAGE118
输入PID控制器进行运算得到驱动信号xk+1(t)。
进一步地，所述方法采用双信道进行信号传输，其中，第一信道用于传输所述图像信号，第二信道用于传输所述机械臂控制信号。
进一步地，
根据本发明的另一方面，本发明提供一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制系统，所述系统包括：
图像捕获单元，用于采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号，以及获取机械臂与待校准电流互感器所在的强电柜之间的深度信息；
图像处理单元，用于根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息；
机械臂单元，用于根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；根据所述位姿轨迹自动生成机械臂控制信号；根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，使机械臂前端的绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排，其中，所述绝缘夹与用于电流互感器带电校准的装置电连接。
进一步地，所述图像捕获单元是双目摄像头，其嵌入机械臂前端。
进一步地，所述图像处理单元根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息包括：
将所述图像信号转换为矩阵输入最优目标检测模型；
最优目标检测模型输出第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果；
根据所述深度信息确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息为第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果中的一个。
进一步地，所述机械臂单元包括：
所述机械臂单元包括：
滑轮式底座，用于承载并固定机械臂单元的其他部分，并在驱动电机的作用下在作业现场进行移动；
机械臂，用于在驱动电机的作用下使绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排；
第一控制算法模块，用于根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；
内置控制算法模块，用于根据所述位姿轨迹自动生成机械臂控制信号；
第二控制算法模块，用于根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；
驱动电机，用于根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，并生成反馈信号，其中，反馈信号是机械臂执行驱动信号而获取的信号；
信号收发模块，用于将所述驱动信号传输至驱动电机，以及将所述反馈信号传输至PID控制算法模块；
绝缘夹，位于机械臂前端，用于当机械臂定位至待校准电流互感器所对应的母排时，握紧与待校准电流互感器所对应的母排；
用于电流互感器带电校准的装置，用于对待校准电流互感器进行校准，其固定在滑轮式底座上，并与所述绝缘夹电连接。
进一步地，第二控制算法模块包括：
第一计算子模块，用于根据所述机械臂控制信号
Figure 530382DEST_PATH_IMAGE120
和反馈信号
Figure 822823DEST_PATH_IMAGE122
计算偏差
Figure 945499DEST_PATH_IMAGE123
和偏差变化率
Figure 780731DEST_PATH_IMAGE125
，其中，所述反馈信号
Figure 697872DEST_PATH_IMAGE122
是机械臂执行驱动信号
Figure 743188DEST_PATH_IMAGE127
而获取的信号，
Figure 403977DEST_PATH_IMAGE026
为自然数，
Figure 952770DEST_PATH_IMAGE026
的初始值为1，
Figure 306391DEST_PATH_IMAGE129
等于
Figure 573424DEST_PATH_IMAGE131
，偏差
Figure 411805DEST_PATH_IMAGE132
和偏差变化率
Figure 815104DEST_PATH_IMAGE134
的计算公式为：
Figure 339626DEST_PATH_IMAGE136
Figure 93956DEST_PATH_IMAGE138
第二计算子模块，用于根据所述偏差
Figure 830968DEST_PATH_IMAGE123
和偏差变化率
Figure 619932DEST_PATH_IMAGE140
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 315356DEST_PATH_IMAGE050
；
第三计算子模块，用于当所述驱动信号
Figure 291402DEST_PATH_IMAGE050
使所述绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排时，停止生成反馈信号
Figure 973050DEST_PATH_IMAGE142
，当所述驱动信号
Figure 616521DEST_PATH_IMAGE050
使所述绝缘夹未定位至待校准电流互感器所对应的母排时，生成反馈信号
Figure 217267DEST_PATH_IMAGE142
，令
Figure 946188DEST_PATH_IMAGE144
。
进一步地，第二计算子模块根据所述偏差
Figure 290582DEST_PATH_IMAGE123
和偏差变化率
Figure 788559DEST_PATH_IMAGE140
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 560206DEST_PATH_IMAGE146
，包括：
将所述偏差
Figure 776424DEST_PATH_IMAGE132
和偏差变化率
Figure 799875DEST_PATH_IMAGE134
作为PID控制算法的输入量，计算第一输出结果
Figure 152359DEST_PATH_IMAGE148
，其中：
Figure 360486DEST_PATH_IMAGE150
Figure 798421DEST_PATH_IMAGE152
Figure 484617DEST_PATH_IMAGE154
式中，
Figure 957187DEST_PATH_IMAGE156
,
Figure 70636DEST_PATH_IMAGE158
和
Figure 995867DEST_PATH_IMAGE160
分别为机械臂的内置控制算法确定的比例增益，积分时间常数和微分时间常数，
Figure 361120DEST_PATH_IMAGE162
，
Figure 688196DEST_PATH_IMAGE164
和
Figure 238126DEST_PATH_IMAGE166
分别表示比例系数、积分系数和微分系数，
Figure 650653DEST_PATH_IMAGE168
；
通过三角形隶属度函数获得第一输出结果
Figure 678652DEST_PATH_IMAGE170
与第二输出结果
Figure 860235DEST_PATH_IMAGE172
的隶属度表；
根据所述隶属度表确定第一输出结果
Figure 315487DEST_PATH_IMAGE170
与第二输出结果
Figure 480889DEST_PATH_IMAGE172
的模糊关系,得到第二输出结果
Figure 46999DEST_PATH_IMAGE172
，第一输出结果
Figure 722569DEST_PATH_IMAGE170
与第二输出结果
Figure 348723DEST_PATH_IMAGE172
的论域均为七级；
基于预先设置的模糊控制规则和第二输出结果
Figure 1421DEST_PATH_IMAGE172
，对预先设置的模糊子集进行推理，确定第三输出结
Figure 105643DEST_PATH_IMAGE174
，其中，模糊子集设定为
Figure 527397DEST_PATH_IMAGE176
，分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；模糊推理采用Mamdani推理，模糊控制规则包括：当
Figure 324452DEST_PATH_IMAGE178
时，按照设置的缩小比率缩小
Figure 198867DEST_PATH_IMAGE180
得到
Figure 372359DEST_PATH_IMAGE182
,
Figure 523986DEST_PATH_IMAGE184
和
Figure 491942DEST_PATH_IMAGE186
分别等于
Figure 588074DEST_PATH_IMAGE188
和
Figure 299678DEST_PATH_IMAGE190
；当
Figure 430445DEST_PATH_IMAGE192
或者
Figure 834882DEST_PATH_IMAGE194
时，按照设置的增大比率增大
Figure 418310DEST_PATH_IMAGE196
和
Figure 933605DEST_PATH_IMAGE198
得到
Figure 918878DEST_PATH_IMAGE200
和
Figure 369582DEST_PATH_IMAGE202
，按照设置的缩小比率缩小
Figure 440306DEST_PATH_IMAGE204
得到
Figure 759292DEST_PATH_IMAGE186
;
采用重心法反模糊第三输出结果
Figure 864652DEST_PATH_IMAGE206
以获取第四输出结果
Figure 345312DEST_PATH_IMAGE208
；
基于预先设置的由遗传算法进行优化的PID控制规则，根据第四输出结果
Figure 903332DEST_PATH_IMAGE210
获取第五输出结果
Figure 760429DEST_PATH_IMAGE212
，其中，所述由遗传算法进行优化的PID控制规则将第四输出结果
Figure 595661DEST_PATH_IMAGE214
作为个体，适应度函数选择ITAE，以设置的最大迭代次数作为遗传算法运行的终止条件；
将第五输出结果
Figure 247223DEST_PATH_IMAGE216
输入PID控制器进行运算得到驱动信号xk+1(t)。
进一步地，所述绝缘夹与母排接触的表面采用导电涂层，并含有多个突出的针刺状圆椎体；
所述绝缘夹除与母排接触的表面以外的其他表面含有绝缘材料。
进一步地，所述系统还包括信号传输单元，其包括第一信道和第二信道，其中，第一信道用于传输所述图像信号，第二信道用于传输所述机械臂控制信号。
进一步地，所述系统还包括手动控制单元，其用于根据机械臂单元确定的位姿轨迹，远程输入机械臂控制信号。
本发明技术方案提供一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法和系统，其中所述方法包括采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号，以及获取机械臂与待校准电流互感器所在的强电柜之间的深度信息；根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息；根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；根据所述位姿轨迹生成机械臂控制信号；根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，使机械臂前端的绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排。所述方法和系统通过建立最优目标检测模型对带电作业现场的图像进行检测，提高了图像识别的准确性；通过引入PID控制算法对基于机械臂控制信号而生成的驱动信号驱动机械臂进行位移偏移的结果进行实时调整，提高了机械臂控制精度；通过将用于电流互感器带电校准的装置与机械臂前端的绝缘夹电连接，将绝缘夹与强电柜中待校准电流互感器对应的母排连接，实现待校准互感器经母排传输电流信号至带电校准的装置，从而有力的支撑了校准作业人员与强电隔离的间接作业方式，保证了作业人员安全，从而为投运后的低压电流互感器开展多场景、高可靠、高质效的计量性能定量考核提供辅助支撑，切实提升低压电流互感器运行质量监督管控水平，同时进一步提高用户服务质量，推动电力营商环境持续优化。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的最优目标检测模型的网络结构图；
图3为根据本发明优选实施方式的特征提取块的结构示意图；
图4为根据本发明优选实施方式的通道注意力模块的结构示意图；
图5为根据本发明优选实施方式的卷积结构的结构示意图；
图6为根据本发明优选实施方式的空间注意力模块的结构示意图；
图7为根据本发明优选实施方式的用于电流互感器带电校准的机械臂控制系统的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例一
图1为根据本发明优选实施方式的用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法从步骤101开始。
在步骤101，采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号，以及获取机械臂与待校准电流互感器所在的强电柜之间的深度信息。
在步骤102，根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息。
在步骤103，根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹。
在步骤104，根据所述位姿轨迹生成机械臂控制信号。
在步骤105，根据所述机械臂控制信号生成驱动信号。
在步骤106，根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，使机械臂前端的绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排，其中，所述绝缘夹与用于电流互感器带电校准的装置电连接。
优选地，在采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号之前包括建立最优目标检测模型，具体地：
步骤11、建立目标检测模型的网络结构，所述网络结构包括：
矩阵分割层，用于将所述图像信号经过预处理后生成的矩阵进行分割，生成特征提取矩阵；
第一特征提取层，用于对所述特征提取矩阵进行特征提取，生成第一特征图；
通道注意力模块，其与第一特征提取层连接，用于确定第一特征图中需要重点关注的内容；
第二特征提取层，其与第一特征提取层和通道注意力模块连接，用于对第二特征图进行特征提取，生成第三特征图，其中，所述第二特征图根据第一特征图和第一特征图中需要重点关注的内容生成；
第三特征提取层，其与第二特征提取层连接，用于对第三特征图进行特征提取，生成第四特征图；
第四特征提取层，其与第三特征提取层连接，用于对第四特征图进行特征提取，生成第五特征图；
空间注意力模块，其与第四特征提取层连接，用于确定第五特征图中需要重点关注的位置；
第一结果模块，其与第四特征提取层和空间注意力模块连接，包括第一卷积块，第一卷积结构和第一卷积层，用于根据第六特征图输出所述图像信号的第一目标检测结果和第七特征图，其中，所述第六特征图根据第五特征图和第五特征图中需要重点关注的位置生成，所述第七特征图是第一卷积块对第六特征图进行处理得到的输出，所述第一目标检测结果是小目标的检测结果，所述最优目标检测模型检测的目标按照其与机械臂的距离远近划分为小目标，中目标和大目标，目标与机械臂的距离远近用深度信息表示；
第一辅助模块，其与第一结果模块的第一卷积块连接，用于根据第七特征图生成第一辅助结果；
第二结果模块，其与第一辅助模块和第三特征提取层连接，包括第二卷积块，第二卷积结构和第二卷积层，用于根据第四特征图和第一辅助结果输出所述图像信号的第二目标检测结果和第八特征图，其中，所述第二目标检测结果是中目标的检测结果，所述第八特征图是第二卷积块对第四特征图和第一辅助结果进行处理得到的输出；
第二辅助模块，其与第二结果模块的第二卷积块连接，用于根据第八特征图生成第二辅助结果；
第三结果模块，其与第二辅助模块、第一特征提取层和通道注意力模块连接，用于根据第二特征图和第二辅助结果输出所述图像信号的第三目标检测结果，其中，所述第三目标检测结果是大目标的检测结果。
步骤12、在各类带电作业场景中收集用于生成目标检测模型的图像数据集，并根据作业需求对图像数据中包含的各类特定物品进行人工标注，生成数据样本集。
步骤13、对所述数据样本集进行划分，生成训练样本集、测试样本集和验证样本集。本优选实施方式中，通过大量收集图像数据，从面使每个样本集中均包含大量电力作业现场所需识别的物品，从而充分保证了目标检测模型的鲁棒性。
步骤14、基于所述目标检测模型的网络结构，以及数据样本集中的训练样本集、测试样本集和验证样本集生成最优目标检测模型。
图2为根据本发明优选实施方式的最优目标检测模型的网络结构图。如图2所示，本优选实施方式所述的最优目标检测模型的网络结构进行图像检测的流程包括：将转换为大小224×224×3的矩阵的图像信号作为最优目标检测模型的输入；对于输入的矩阵首先通过一个矩阵分割层将矩阵的高宽转换为原来的四分之一，深度转换为原来的四倍；之后通过包括三个特征提取块的第一特征提取层对输入的图像信号的特征进行提取，生成第一特征图；之后引入一个通道注意力模块显式地建模通道之间的相互依存关系，确定第一特征图上需要重点关注的内容，协助完成目标的检测任务；之后第一特征图依次通过三个由下采样层和特征提取块组成的层结构，即第二特征提取层，第二特征提取层和第三特征提取层，其中每个层结构的特征提取块数量分别为3、9、3，第四特征提取层输出第五特征图；之后引入一个空间注意力模块确定需要重点关注的位置，协助完成目标的定位任务；第四个特征提取层后再通过由第一卷积块、第一卷积结构和第一卷积层构成的第一结果模块输出最终预测的小目标的检测结果；第一卷积块输出的第七特征图再通过由一个卷积结构与一个上采样层构成的第一辅助模块生成第一辅助结果后，与第三特征提取层输出的第四特征图在深度方向进行拼接，通过由第二卷积块，第二卷积结构和第二卷积层构成的第二结果模块输出中目标的检测结果；第二卷积块输出的第八特征图通过由一个卷积结构与一个上采样层构成的第二辅助模块后生成第二辅助结果，其与第一特征提取层和通道注意力模块输出的第二特征图在深度方向进行拼接后，通过由第三卷积块，第三卷积结构和第三卷积层构成的第三结果模块输出最终预测的大目标的检测结果；通过引入通道注意力模块、空间注意力模块以及分别预测大中小目标，实现了对传输的图像信号的画面的精准检测。
图3为根据本发明优选实施方式的特征提取块的结构示意图。如图3所示，对于本优选实施方式所述的每个特征提取层中的特征提取块，其包括DW卷积，2个卷积层，1个缩放层和Drop Path，其中，DW卷积采用组卷积，即针对每一个通道的输入数据，单独使用一个卷积核对其进行处理；所述DW卷积输出的数据经过LN（Layer Normalization）处理，输入第1个卷积层，第1个卷积层的输出通过GELU激活函数激活后输入第2个卷积层，缩放层包含一个可训练的参数，此参数将与第2个卷积层的输出相乘后输入Drop Path，Drop Path是一种正则化手段，随机使网络中的部分神经元失活。Drop Path之后的结果与输入数据进行相加处理后一并输出至下一个特征提取层。
图4为根据本发明优选实施方式的通道注意力模块的结构示意图。如图4所示，通道注意力模块的最大池化层与平均池化层两条分支的输出结果分别通过MLP模块得到两个输出结果， 所述两个输出结果相加后输入至Sigmoid激活函数；Sigmoid激活函数输出的结果与通道注意力模块的输入数据相乘后输出至第二特征提取层，所述MLP模块包括两个全连接层和ReLU，其中，ReLU为激活函数。
图5为根据本发明优选实施方式的卷积结构的结构示意图。如图5所示，本优选实施方式的模块中的任意一个卷积结构均包含一个卷积层，一个BN层（BatchNormalization）和一个Leaky ReLU激活函数
图6为根据本发明优选实施方式的空间注意力模块的结构示意图。如图6所示，本优选实施方式所述的空间注意力模块将第四特征提取层输出的第五特征图中的多个通道的结果，先求取通道平均值，并选择通道最大值相加，将相加的结果经由Sigmoid激活函数进行激活后的结果与第五特征图中的多个通道的结果相乘得到的结果值输出。
本优选实施方式中，一个卷积块则包含五个卷积结构。
优选地，根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息包括：
将所述图像信号转换为矩阵输入最优目标检测模型；
最优目标检测模型输出第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果；
根据所述深度信息确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息为第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果中的一个。
优选地，根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹包括：
根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标；
基于待校准电流互感器所对应的母排的世界坐标系与机械臂坐标系之间的转换关系，根据待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标确定待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标；
根据待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标，通过笛卡尔空间轨迹规划确定机械臂的各关节角度、速度、加速度的时间序列构成的位姿轨迹。
优选地，基于待校准电流互感器所对应的母排的世界坐标系与机械臂坐标系之间的转换关系，根据待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标确定待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标，其中，所述转换关系的公式为：
Figure 558118DEST_PATH_IMAGE218
式中，
Figure 953327DEST_PATH_IMAGE220
表示待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标，
Figure 502120DEST_PATH_IMAGE222
表示待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标；R为旋转矩阵，T为机械臂距世界坐标系原点的平移量，R的具体公式如下:
Figure 855741DEST_PATH_IMAGE224
其中，
Figure 122775DEST_PATH_IMAGE226
表示机械臂与世界坐标系x轴之间的夹角，
Figure 321675DEST_PATH_IMAGE228
表示机械臂与世界坐标系y轴之间的夹角，
Figure 990554DEST_PATH_IMAGE230
表示机械臂与世界坐标系z轴之间的夹角。
优选地，根据所述位姿轨迹生成机械臂控制信号，包括：
基于机械臂的内置控制算法，根据所述位姿轨迹自动生成机械臂控制信号；或者
根据所述位姿轨迹远程输入机械臂控制信号。
在本优选实施方式中，可以通过在上位机上建立的远程控制系统中设置自动/手动切换功能，当根据传输的图像信号，由最优目标检测模型确定待校准的电流互感器所对应的母排的平面位置信息，并结合获取的深度信息确定机械臂的位姿轨迹后，机械臂定位至待校准母排的实时调整过程既可以由机械臂本身内置的控制算法确定机械臂控制信号后，根据所述机械臂控制信号生成驱动信号以驱动机械臂进行位置移动来实现，也可以切换到到手动功能，由作业人员在远程控制系统中远程输入机械臂控制信号，并将机械臂控制信号传输至机械臂来实现，从而为带电校准电流互感器提供了更多的选择。
优选地，根据所述机械臂控制信号生成驱动信号，包括：
步骤21、根据所述机械臂控制信号
Figure 888977DEST_PATH_IMAGE232
和反馈信号
Figure 377727DEST_PATH_IMAGE234
计算偏差
Figure 645898DEST_PATH_IMAGE236
和偏差变化率
Figure 169283DEST_PATH_IMAGE238
，其中，所述反馈信号
Figure 599127DEST_PATH_IMAGE234
是机械臂执行驱动信号
Figure 840753DEST_PATH_IMAGE240
而获取的信号，
Figure 647035DEST_PATH_IMAGE242
为自然数，
Figure 24926DEST_PATH_IMAGE242
的初始值为1，
Figure 766617DEST_PATH_IMAGE244
等于
Figure 229960DEST_PATH_IMAGE246
，偏差
Figure 839933DEST_PATH_IMAGE248
和偏差变化率
Figure 337910DEST_PATH_IMAGE238
的计算公式为：
Figure 109557DEST_PATH_IMAGE250
Figure 325775DEST_PATH_IMAGE252
步骤22、根据所述偏差
Figure 473859DEST_PATH_IMAGE254
和偏差变化率
Figure 826343DEST_PATH_IMAGE256
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 503312DEST_PATH_IMAGE258
；
步骤23、当所述驱动信号
Figure 82192DEST_PATH_IMAGE258
使所述绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排时，停止生成反馈信号
Figure 768389DEST_PATH_IMAGE260
，当所述驱动信号
Figure 240958DEST_PATH_IMAGE258
使所述绝缘夹未定位至待校准电流互感器所对应的母排时，生成反馈信号
Figure 354408DEST_PATH_IMAGE260
，令
Figure 545218DEST_PATH_IMAGE262
，返回步骤21。
进一步地，根据所述偏差
Figure 769526DEST_PATH_IMAGE254
和偏差变化率
Figure 96602DEST_PATH_IMAGE264
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 646532DEST_PATH_IMAGE266
，包括：
将所述偏差
Figure 793479DEST_PATH_IMAGE248
和偏差变化率
Figure 962424DEST_PATH_IMAGE238
作为PID控制算法的输入量，[0048] 优选地，根据所述偏差ak(t)和偏差变化率aek(t)，采用PID控制算法生成驱动信号xk+1(t)，包括：
将所述偏差ak(t)和偏差变化率aek(t)作为PID控制算法的输入量，计算第一输出结果
Figure 144006DEST_PATH_IMAGE268
，其中：
Figure 864838DEST_PATH_IMAGE270
Figure 764660DEST_PATH_IMAGE272
Figure 330771DEST_PATH_IMAGE274
式中，
Figure 632439DEST_PATH_IMAGE276
,
Figure 258593DEST_PATH_IMAGE278
和
Figure 645712DEST_PATH_IMAGE280
分别为机械臂的内置控制算法确定的比例增益，积分时间常数和微分时间常数，
Figure 15513DEST_PATH_IMAGE282
，
Figure 171688DEST_PATH_IMAGE284
和
Figure 619942DEST_PATH_IMAGE286
分别表示比例系数、积分系数和微分系数，
Figure 228778DEST_PATH_IMAGE288
；
通过三角形隶属度函数获得第一输出结果
Figure 402270DEST_PATH_IMAGE290
与第二输出结果
Figure 412952DEST_PATH_IMAGE292
的隶属度表；
根据所述隶属度表确定第一输出结果
Figure 646487DEST_PATH_IMAGE290
与第二输出结果
Figure 742619DEST_PATH_IMAGE292
的模糊关系,得到第二输出结果
Figure 719802DEST_PATH_IMAGE292
，第一输出结果
Figure 850569DEST_PATH_IMAGE290
与第二输出结果
Figure 130372DEST_PATH_IMAGE292
的论域均为七级；
基于预先设置的模糊控制规则和第二输出结果
Figure 448221DEST_PATH_IMAGE292
，对预先设置的模糊子集进行推理，确定第三输出结
Figure 229095DEST_PATH_IMAGE294
，其中，模糊子集设定为
Figure 214369DEST_PATH_IMAGE296
，分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；模糊推理采用Mamdani推理，模糊控制规则包括：当
Figure 789706DEST_PATH_IMAGE298
时，按照设置的缩小比率缩小
Figure 594851DEST_PATH_IMAGE300
得到
Figure 913837DEST_PATH_IMAGE302
,
Figure 753617DEST_PATH_IMAGE304
和
Figure 375223DEST_PATH_IMAGE306
分别等于
Figure 933243DEST_PATH_IMAGE308
和
Figure 790340DEST_PATH_IMAGE310
；当
Figure 750206DEST_PATH_IMAGE312
或者
Figure 667347DEST_PATH_IMAGE314
时，按照设置的增大比率增大
Figure 447084DEST_PATH_IMAGE316
和
Figure 107872DEST_PATH_IMAGE318
得到
Figure 922244DEST_PATH_IMAGE320
和
Figure 885652DEST_PATH_IMAGE302
，按照设置的缩小比率缩小
Figure 152686DEST_PATH_IMAGE322
得到
Figure 617165DEST_PATH_IMAGE306
;
采用重心法反模糊第三输出结果
Figure DEST_PATH_IMAGE324
以获取第四输出结果
Figure DEST_PATH_IMAGE326
；
基于预先设置的由遗传算法进行优化的PID控制规则，根据第四输出结果
Figure 551623DEST_PATH_IMAGE328
获取第五输出结果
Figure 810566DEST_PATH_IMAGE330
，其中，所述由遗传算法进行优化的PID控制规则将第四输出结果
Figure 564895DEST_PATH_IMAGE326
作为个体，适应度函数选择ITAE，以设置的最大迭代次数作为遗传算法运行的终止条件；
将第五输出结果
Figure 206967DEST_PATH_IMAGE332
输入PID控制器进行运算得到驱动信号xk+1(t)。
本优选实施方式中的采用遗传算法对PID控制规则进行优化，通过选择操作在原有基础上将前代中部分适应度较高的个体直接复制到子代，从而保证子代的个体永远超越父代的个体。本优选实施方式以最大迭代次数作为遗传算法运行的终止条件，达到终止条件时，遗传算法府上运算并输出最优解作为PID控制器的输入。
优选地，所述方法采用双信道进行信号传输，其中，第一信道用于传输所述图像信号，第二信道用于传输所述机械臂控制信号。
本优选实施方式中，将图像信号与机械臂控制信号使用不同信道进行传输，实现信号分享，有效防止了视频信号与控制信号传输时出现信号混乱。对于图像信号的传输，主要通过基于Socket通信机制的网络通信完成。
本优选实施方式所述的用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号，以及获取机械臂与待校准电流互感器所在的强电柜之间的深度信息；根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息；根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；根据所述位姿轨迹生成机械臂控制信号；根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，使机械臂前端的绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排。所述方法通过建立最优目标检测模型对带电作业现场的图像进行检测，提高了图像识别的准确性；通过引入PID控制算法对基于机械臂控制信号而生成的驱动信号驱动机械臂进行位移偏移的结果进行实时调整，提高了机械臂控制精度；通过导线将用于电流互感器带电校准的装置与机械臂前端的绝缘夹电连接，实现将绝缘夹与强电柜中待校准电流互感器对应的母排连接，从而使待校准电流互感器的电流信号经母排传输至带电校准的装置，有力的支撑了校准作业人员与强电隔离的间接作业方式，保证了作业人员安全，从而为投运后的低压电流互感器开展多场景、高可靠、高质效的计量性能定量考核提供辅助支撑，切实提升低压电流互感器运行质量监督管控水平，同时进一步提高用户服务质量，推动电力营商环境持续优化。
实施例二
图7为根据本发明优选实施方式的用于电流互感器带电校准的机械臂控制系统的结构示意图。如图7所示，本优选实施方式所述的用于电流互感器带电校准的机械臂控制系统包括：
图像捕获单元701，用于采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号，以及获取机械臂与待校准电流互感器所在的强电柜之间的深度信息；
图像处理单元702，用于根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息；
机械臂单元703，用于根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；根据所述位姿轨迹自动生成机械臂控制信号；根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，使机械臂前端的绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排，其中，所述绝缘夹与用于电流互感器带电校准的装置电连接。
优选地，所述图像捕获单元701是双目摄像头，其嵌入机械臂前端。
优选地，所述图像处理单元702根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息包括：
将所述图像信号转换为矩阵输入最优目标检测模型；
最优目标检测模型输出第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果；
根据所述深度信息确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息为第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果中的一个。
本优选实施方式中所述的最优目标检测模型与实施例一中的相同，此处不再赘述。
优选地，所述机械臂单元703包括：
滑轮式底座，用于承载并固定机械臂单元的其他部分，并在驱动电机的作用下在作业现场进行移动；
机械臂，用于在驱动电机的作用下使绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排；
第一控制算法模块，用于根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；
内置控制算法模块，用于根据所述位姿轨迹自动生成机械臂控制信号；
第二控制算法模块，用于根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；
驱动电机，用于根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，并生成反馈信号，其中，反馈信号是机械臂执行驱动信号而获取的信号；
信号收发模块，用于将所述驱动信号传输至驱动电机，以及将所述反馈信号传输至PID控制算法模块；
绝缘夹，位于机械臂前端，用于当机械臂定位至待校准电流互感器所对应的母排时，握紧与待校准电流互感器所对应的母排；
用于电流互感器带电校准的装置，用于对待校准电流互感器进行校准，其固定在滑轮式底座上，并与所述绝缘夹电连接。
优选地，第二控制算法模块包括：
第一计算子模块，用于根据所述机械臂控制信号
Figure 730352DEST_PATH_IMAGE334
和反馈信号
Figure 160197DEST_PATH_IMAGE336
计算偏差
Figure 401822DEST_PATH_IMAGE338
和偏差变化率
Figure 208104DEST_PATH_IMAGE340
，其中，所述反馈信号
Figure 585996DEST_PATH_IMAGE336
是机械臂执行驱动信号
Figure 186741DEST_PATH_IMAGE342
而获取的信号，
Figure 915663DEST_PATH_IMAGE344
为自然数，
Figure 260057DEST_PATH_IMAGE344
的初始值为1，
Figure 492455DEST_PATH_IMAGE346
等于
Figure 405047DEST_PATH_IMAGE348
，偏差
Figure 621265DEST_PATH_IMAGE350
和偏差变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE352
的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE354
Figure DEST_PATH_IMAGE356
第二计算子模块，用于根据所述偏差
Figure 769350DEST_PATH_IMAGE338
和偏差变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE358
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure DEST_PATH_IMAGE360
；
第三计算子模块，用于当所述驱动信号
Figure 528358DEST_PATH_IMAGE360
使所述绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排时，停止生成反馈信号
Figure DEST_PATH_IMAGE362
，当所述驱动信号
Figure 470906DEST_PATH_IMAGE360
使所述绝缘夹未定位至待校准电流互感器所对应的母排时，生成反馈信号
Figure 174420DEST_PATH_IMAGE362
，令
Figure DEST_PATH_IMAGE364
。
进一步地，第二计算子模块根据所述偏差
Figure 126196DEST_PATH_IMAGE338
和偏差变化率
Figure 333186DEST_PATH_IMAGE358
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure DEST_PATH_IMAGE366
，包括：
将所述偏差
Figure 712215DEST_PATH_IMAGE350
和偏差变化率
Figure 637446DEST_PATH_IMAGE352
作为PID控制算法的输入量，计算第一输出结果
Figure DEST_PATH_IMAGE368
，其中：
Figure 2699DEST_PATH_IMAGE270
Figure DEST_PATH_IMAGE370
Figure DEST_PATH_IMAGE372
式中，
Figure 860933DEST_PATH_IMAGE276
,
Figure 879705DEST_PATH_IMAGE278
和
Figure 557811DEST_PATH_IMAGE280
分别为机械臂的内置控制算法确定的比例增益，积分时间常数和微分时间常数，
Figure DEST_PATH_IMAGE374
，
Figure 585810DEST_PATH_IMAGE284
和
Figure 406873DEST_PATH_IMAGE286
分别表示比例系数、积分系数和微分系数，
Figure 862125DEST_PATH_IMAGE288
；
通过三角形隶属度函数获得第一输出结果
Figure 761948DEST_PATH_IMAGE290
与第二输出结果
Figure 328059DEST_PATH_IMAGE292
的隶属度表；
根据所述隶属度表确定第一输出结果
Figure 895306DEST_PATH_IMAGE290
与第二输出结果
Figure 521460DEST_PATH_IMAGE292
的模糊关系,得到第二输出结果
Figure 908579DEST_PATH_IMAGE292
，第一输出结果
Figure 278380DEST_PATH_IMAGE290
与第二输出结果
Figure 575500DEST_PATH_IMAGE292
的论域均为七级；
基于预先设置的模糊控制规则和第二输出结果
Figure 372555DEST_PATH_IMAGE292
，对预先设置的模糊子集进行推理，确定第三输出结
Figure 246970DEST_PATH_IMAGE294
，其中，模糊子集设定为
Figure 154883DEST_PATH_IMAGE296
，分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；模糊推理采用Mamdani推理，模糊控制规则包括：当
Figure DEST_PATH_IMAGE375
时，按照设置的缩小比率缩小
Figure 431144DEST_PATH_IMAGE300
得到
Figure 664679DEST_PATH_IMAGE302
,
Figure DEST_PATH_IMAGE376
和
Figure DEST_PATH_IMAGE378
分别等于
Figure DEST_PATH_IMAGE379
和
Figure DEST_PATH_IMAGE381
；当
Figure 167336DEST_PATH_IMAGE312
或者
Figure 878940DEST_PATH_IMAGE314
时，按照设置的增大比率增大
Figure DEST_PATH_IMAGE382
和
Figure 9707DEST_PATH_IMAGE318
得到
Figure DEST_PATH_IMAGE383
和
Figure 414143DEST_PATH_IMAGE302
，按照设置的缩小比率缩小
Figure DEST_PATH_IMAGE385
得到
Figure 138517DEST_PATH_IMAGE378
;
采用重心法反模糊第三输出结果
Figure 653812DEST_PATH_IMAGE324
以获取第四输出结果
Figure 639085DEST_PATH_IMAGE326
；
基于预先设置的由遗传算法进行优化的PID控制规则，根据第四输出结果
Figure 948844DEST_PATH_IMAGE328
获取第五输出结果
Figure 285147DEST_PATH_IMAGE330
，其中，所述由遗传算法进行优化的PID控制规则将第四输出结果
Figure 604133DEST_PATH_IMAGE326
作为个体，适应度函数选择ITAE，以设置的最大迭代次数作为遗传算法运行的终止条件；
将第五输出结果
Figure 443913DEST_PATH_IMAGE332
输入PID控制器进行运算得到驱动信号xk+1(t)。
优选地，所述绝缘夹与母排接触的表面采用导电涂层，并含有多个突出的针刺状圆椎体；
所述绝缘夹除与母排接触的表面以外的其他表面含有绝缘材料。
本优选实施方式中，所述绝缘夹与母排接触的表面采用导电涂层，增大了电导率和接触面积，从而更利于电流信号的采集。所述绝缘夹与母排接触的表面含有多个突出的针刺状圆锥体，能够在定位过程中，对母排的表面进行一些处理，初步清除锈蚀，将不平整处打磨好，尽量扩大有效接触面；另外，定位准确后，进行母排压接时，通过压力既能使绝缘夹针刺刺穿母排表面，穿过残留的锈蚀表面，增加有效接触面，实现降低接触电阻的作用，又能使得绝缘夹握紧母排，确保母排不会被单方向的压力顶歪，触碰到其他带电体。
优选地，所述系统还包括信号传输单元，其包括第一信道和第二信道，其中，第一信道用于传输所述图像信号，第二信道用于传输所述机械臂控制信号。
优选地，所述系统还包括手动控制单元，其用于根据机械臂单元确定的位姿轨迹，远程输入机械臂控制信号。
本发明所述用于电流互感器带电校准的机械臂控制系统对安装有用于电流互感器带电校准装置的机械臂进行控制的步骤与本发明所述用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法采用的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (18)

1.一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制方法，其特征在于，所述方法包括：
采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号，以及获取机械臂与待校准电流互感器所在的强电柜之间的深度信息；
根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息；
根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；
根据所述位姿轨迹生成机械臂控制信号；
根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；
根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，使机械臂前端的绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排，其中，所述绝缘夹与用于电流互感器带电校准的装置电连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号之前包括建立最优目标检测模型，具体地：
步骤11、建立目标检测模型的网络结构，所述网络结构包括：
矩阵分割层，用于将所述图像信号经过预处理后生成的矩阵进行分割，生成特征提取矩阵；
第一特征提取层，用于对所述特征提取矩阵进行特征提取，生成第一特征图；
通道注意力模块，其与第一特征提取层连接，用于确定第一特征图中需要重点关注的内容；
第二特征提取层，其与第一特征提取层和通道注意力模块连接，用于对第二特征图进行特征提取，生成第三特征图，其中，所述第二特征图根据第一特征图和第一特征图中需要重点关注的内容生成；
第三特征提取层，其与第二特征提取层连接，用于对第三特征图进行特征提取，生成第四特征图；
第四特征提取层，其与第三特征提取层连接，用于对第四特征图进行特征提取，生成第五特征图；
空间注意力模块，其与第四特征提取层连接，用于确定第五特征图中需要重点关注的位置；
第一结果模块，其与第四特征提取层和空间注意力模块连接，包括第一卷积块，第一卷积结构和第一卷积层，用于根据第六特征图输出所述图像信号的第一目标检测结果和第七特征图，其中，所述第六特征图根据第五特征图和第五特征图中需要重点关注的位置生成，所述第七特征图是第一卷积块对第六特征图进行处理得到的输出，所述第一目标检测结果是小目标的检测结果，所述最优目标检测模型检测的目标按照其与机械臂的距离远近划分为小目标，中目标和大目标，目标与机械臂的距离远近用深度信息表示；
第一辅助模块，其与第一结果模块的第一卷积块连接，用于根据第七特征图生成第一辅助结果；
第二结果模块，其与第一辅助模块和第三特征提取层连接，包括第二卷积块，第二卷积结构和第二卷积层，用于根据第四特征图和第一辅助结果输出所述图像信号的第二目标检测结果和第八特征图，其中，所述第二目标检测结果是中目标的检测结果，所述第八特征图是第二卷积块对第四特征图和第一辅助结果进行处理得到的输出；
第二辅助模块，其与第二结果模块的第二卷积块连接，用于根据第八特征图生成第二辅助结果；
第三结果模块，其与第二辅助模块、第一特征提取层和通道注意力模块连接，用于根据第二特征图和第二辅助结果输出所述图像信号的第三目标检测结果，其中，所述第三目标检测结果是大目标的检测结果；
步骤12、在各类带电作业场景中收集用于生成目标检测模型的图像数据集，并根据作业需求对图像数据中包含的各类特定物品进行人工标注，生成数据样本集；
步骤13、对所述数据样本集进行划分，生成训练样本集、测试样本集和验证样本集；
步骤14、基于所述目标检测模型的网络结构，以及数据样本集中的训练样本集、测试样本集和验证样本集生成最优目标检测模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息包括：
将所述图像信号转换为矩阵输入最优目标检测模型；
最优目标检测模型输出第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果；
根据所述深度信息确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息为第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果中的一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹包括：
根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标；
基于待校准电流互感器所对应的母排的世界坐标系与机械臂坐标系之间的转换关系，根据待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标确定待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标；
根据待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标，通过笛卡尔空间轨迹规划确定机械臂的各关节角度、速度、加速度的时间序列构成的位姿轨迹。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于待校准电流互感器所对应的母排的世界坐标系与机械臂坐标系之间的转换关系，根据待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标确定待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标，其中，所述转换关系的公式为：
Figure 49980DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure 701542DEST_PATH_IMAGE004
表示待校准电流互感器所对应的母排在机械臂坐标系中的坐标，
Figure 684541DEST_PATH_IMAGE006
表示待校准电流互感器所对应的母排在世界坐标系中的世界坐标；R为旋转矩阵，T为机械臂距世界坐标系原点的平移量，R的具体公式如下:
Figure 79750DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 159702DEST_PATH_IMAGE010
表示机械臂与世界坐标系x轴之间的夹角，
Figure 982164DEST_PATH_IMAGE012
表示机械臂与世界坐标系y轴之间的夹角，
Figure 577094DEST_PATH_IMAGE014
表示机械臂与世界坐标系z轴之间的夹角。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述位姿轨迹生成机械臂控制信号，包括：
基于机械臂的内置控制算法，根据所述位姿轨迹自动生成机械臂控制信号；或者
根据所述位姿轨迹远程输入机械臂控制信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述机械臂控制信号生成驱动信号，包括：
步骤21、根据所述机械臂控制信号
Figure 775994DEST_PATH_IMAGE016
和反馈信号
Figure 444873DEST_PATH_IMAGE018
计算偏差
Figure 703816DEST_PATH_IMAGE020
和偏差变化率
Figure 661407DEST_PATH_IMAGE022
，其中，所述反馈信号
Figure 663998DEST_PATH_IMAGE024
是机械臂执行驱动信号
Figure 187384DEST_PATH_IMAGE026
而获取的信号，
Figure 617228DEST_PATH_IMAGE028
为自然数，
Figure 858853DEST_PATH_IMAGE028
的初始值为1，
Figure 478185DEST_PATH_IMAGE030
等于
Figure 856076DEST_PATH_IMAGE016
，偏差
Figure 456822DEST_PATH_IMAGE020
和偏差变化率
Figure 185744DEST_PATH_IMAGE022
的计算公式为：
Figure 530137DEST_PATH_IMAGE032
Figure 965798DEST_PATH_IMAGE034
步骤22、根据所述偏差
Figure 737445DEST_PATH_IMAGE036
和偏差变化率
Figure 953662DEST_PATH_IMAGE022
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 836168DEST_PATH_IMAGE038
；
步骤23、当所述驱动信号
Figure 516548DEST_PATH_IMAGE038
使所述绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排时，停止生成反馈信号
Figure 459096DEST_PATH_IMAGE040
，当所述驱动信号
Figure 897031DEST_PATH_IMAGE038
使所述绝缘夹未定位至待校准电流互感器所对应的母排时，生成反馈信号
Figure 848806DEST_PATH_IMAGE040
，令
Figure 55797DEST_PATH_IMAGE042
，返回步骤21。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述偏差
Figure 372508DEST_PATH_IMAGE020
和偏差变化率
Figure 297739DEST_PATH_IMAGE022
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 787626DEST_PATH_IMAGE038
，包括：
将所述偏差
Figure 114702DEST_PATH_IMAGE044
和偏差变化率
Figure 133474DEST_PATH_IMAGE046
作为PID控制算法的输入量，计算第一输出结果
Figure 123164DEST_PATH_IMAGE048
，其中：
Figure 151163DEST_PATH_IMAGE050
Figure 598325DEST_PATH_IMAGE052
Figure 53577DEST_PATH_IMAGE054
式中，
Figure 891083DEST_PATH_IMAGE056
,
Figure 457194DEST_PATH_IMAGE058
和
Figure 24441DEST_PATH_IMAGE060
分别为机械臂的内置控制算法确定的比例增益，积分时间常数和微分时间常数，
Figure 650595DEST_PATH_IMAGE062
，
Figure 772135DEST_PATH_IMAGE064
和
Figure 469832DEST_PATH_IMAGE066
分别表示比例系数、积分系数和微分系数，
Figure 626007DEST_PATH_IMAGE068
；
通过三角形隶属度函数获得第一输出结果
Figure 688641DEST_PATH_IMAGE070
与第二输出结果
Figure 297477DEST_PATH_IMAGE072
的隶属度表；
根据所述隶属度表确定第一输出结果
Figure 408652DEST_PATH_IMAGE070
与第二输出结果
Figure 419334DEST_PATH_IMAGE074
的模糊关系,得到第二输出结果
Figure 387290DEST_PATH_IMAGE074
，第一输出结果
Figure 749001DEST_PATH_IMAGE070
与第二输出结果
Figure 460605DEST_PATH_IMAGE072
的论域均为七级；
基于预先设置的模糊控制规则和第二输出结果
Figure 404421DEST_PATH_IMAGE074
，对预先设置的模糊子集进行推理，确定第三输出结果
Figure 543279DEST_PATH_IMAGE076
，其中，模糊子集设定为
Figure 392286DEST_PATH_IMAGE078
，分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；模糊推理采用Mamdani推理，模糊控制规则包括：当
Figure 907581DEST_PATH_IMAGE080
时，按照设置的缩小比率缩小
Figure 627275DEST_PATH_IMAGE082
得到
Figure 140296DEST_PATH_IMAGE084
,
Figure 476600DEST_PATH_IMAGE086
和
Figure 530006DEST_PATH_IMAGE088
分别等于
Figure 697682DEST_PATH_IMAGE090
和
Figure 178342DEST_PATH_IMAGE092
；当
Figure 736363DEST_PATH_IMAGE094
或者
Figure 593460DEST_PATH_IMAGE096
时，按照设置的增大比率增大
Figure 287747DEST_PATH_IMAGE090
和
Figure 408149DEST_PATH_IMAGE098
得到
Figure 187887DEST_PATH_IMAGE086
和
Figure 848675DEST_PATH_IMAGE084
，按照设置的缩小比率缩小
Figure 663047DEST_PATH_IMAGE100
得到
Figure 62673DEST_PATH_IMAGE088
;
采用重心法反模糊第三输出结果
Figure 329707DEST_PATH_IMAGE076
以获取第四输出结果
Figure 794186DEST_PATH_IMAGE102
；
基于预先设置的由遗传算法进行优化的PID控制规则，根据第四输出结果
Figure 463065DEST_PATH_IMAGE104
获取第五输出结果
Figure 659691DEST_PATH_IMAGE106
，其中，所述由遗传算法进行优化的PID控制规则将第四输出结果
Figure 414020DEST_PATH_IMAGE108
作为个体，适应度函数选择ITAE，以设置的最大迭代次数作为遗传算法运行的终止条件；
将第五输出结果
Figure 416611DEST_PATH_IMAGE110
输入PID控制器进行运算得到驱动信号xk+1(t)。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法采用双信道进行信号传输，其中，第一信道用于传输所述图像信号，第二信道用于传输所述机械臂控制信号。
10.一种用于电流互感器带电校准的机械臂控制系统，其特征在于，所述系统包括：
图像捕获单元，用于采集待校准电流互感器所在的强电柜的图像信号，以及获取机械臂与待校准电流互感器所在的强电柜之间的深度信息；
图像处理单元，用于根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息；
机械臂单元，用于根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；根据所述位姿轨迹自动生成机械臂控制信号；根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，使机械臂前端的绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排，其中，所述绝缘夹与用于电流互感器带电校准的装置电连接。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述图像捕获单元是双目摄像头，其嵌入机械臂前端。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述图像处理单元根据预先建立的最优目标检测模型对所述图像信号进行检测，确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息包括：
将所述图像信号转换为矩阵输入最优目标检测模型；
最优目标检测模型输出第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果；
根据所述深度信息确定待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息为第一目标检测结果，第二目标检测结果和第三目标检测结果中的一个。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述机械臂单元包括：
滑轮式底座，用于承载并固定机械臂单元的其他部分，并在驱动电机的作用下在作业现场进行移动；
机械臂，用于在驱动电机的作用下使绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排；
第一控制算法模块，用于根据待校准电流互感器所对应的母排的平面位置信息和所述深度信息确定机械臂的位姿轨迹；
内置控制算法模块，用于根据所述位姿轨迹自动生成机械臂控制信号；
第二控制算法模块，用于根据所述机械臂控制信号生成驱动信号；
驱动电机，用于根据所述驱动信号驱动机械臂进行位置偏移，并生成反馈信号，其中，反馈信号是机械臂执行驱动信号而获取的信号；
信号收发模块，用于将所述驱动信号传输至驱动电机，以及将所述反馈信号传输至PID控制算法模块；
绝缘夹，位于机械臂前端，用于当机械臂定位至待校准电流互感器所对应的母排时，握紧与待校准电流互感器所对应的母排；
用于电流互感器带电校准的装置，用于对待校准电流互感器进行校准，其固定在滑轮式底座上，并与所述绝缘夹电连接。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，第二控制算法模块包括：
第一计算子模块，用于根据所述机械臂控制信号
Figure 939997DEST_PATH_IMAGE016
和反馈信号
Figure 697737DEST_PATH_IMAGE018
计算偏差
Figure 939363DEST_PATH_IMAGE020
和偏差变化率
Figure 480065DEST_PATH_IMAGE022
，其中，所述反馈信号
Figure 123536DEST_PATH_IMAGE024
是机械臂执行驱动信号
Figure 661965DEST_PATH_IMAGE026
而获取的信号，
Figure 390887DEST_PATH_IMAGE028
为自然数，
Figure 469701DEST_PATH_IMAGE028
的初始值为1，
Figure 233258DEST_PATH_IMAGE030
等于
Figure 4905DEST_PATH_IMAGE016
，偏差
Figure 34172DEST_PATH_IMAGE020
和偏差变化率
Figure 916677DEST_PATH_IMAGE022
的计算公式为
Figure 534740DEST_PATH_IMAGE112
Figure 477288DEST_PATH_IMAGE114
第二计算子模块，用于根据所述偏差
Figure 915223DEST_PATH_IMAGE036
和偏差变化率
Figure 539102DEST_PATH_IMAGE022
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 11672DEST_PATH_IMAGE038
；
第三计算子模块，用于当所述驱动信号
Figure 390701DEST_PATH_IMAGE038
使所述绝缘夹定位至待校准电流互感器所对应的母排时，停止生成反馈信号
Figure 315931DEST_PATH_IMAGE040
，当所述驱动信号
Figure 868135DEST_PATH_IMAGE038
使所述绝缘夹未定位至待校准电流互感器所对应的母排时，生成反馈信号
Figure 929632DEST_PATH_IMAGE040
，令
Figure 213983DEST_PATH_IMAGE042
。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，第二计算子模块根据所述偏差
Figure 892089DEST_PATH_IMAGE036
和偏差变化率
Figure 920088DEST_PATH_IMAGE022
，采用PID控制算法生成驱动信号
Figure 101671DEST_PATH_IMAGE038
，包括：
将所述偏差
Figure 494606DEST_PATH_IMAGE036
和偏差变化率
Figure 394429DEST_PATH_IMAGE022
作为PID控制算法的输入量，计算第一输出结果
Figure 226119DEST_PATH_IMAGE116
，其中：
Figure 527787DEST_PATH_IMAGE118
Figure 888361DEST_PATH_IMAGE120
Figure 852644DEST_PATH_IMAGE122
式中，
Figure 222445DEST_PATH_IMAGE056
,
Figure 378620DEST_PATH_IMAGE124
和
Figure 175675DEST_PATH_IMAGE126
分别为机械臂的内置控制算法确定的比例增益，积分时间常数和微分时间常数，
Figure 987773DEST_PATH_IMAGE128
，
Figure 161265DEST_PATH_IMAGE064
和
Figure 437526DEST_PATH_IMAGE130
分别表示比例系数、积分系数和微分系数，
Figure 405482DEST_PATH_IMAGE068
；
通过三角形隶属度函数获得第一输出结果
Figure 829510DEST_PATH_IMAGE132
与第二输出结果
Figure 541114DEST_PATH_IMAGE134
的隶属度表；
根据所述隶属度表确定第一输出结果
Figure 406302DEST_PATH_IMAGE136
与第二输出结果
Figure 810738DEST_PATH_IMAGE138
的模糊关系,得到第二输出结果
Figure 394167DEST_PATH_IMAGE138
，第一输出结果
Figure 847145DEST_PATH_IMAGE140
与第二输出结果
Figure 832418DEST_PATH_IMAGE142
的论域均为七级；
基于预先设置的模糊控制规则和第二输出结果
Figure 142177DEST_PATH_IMAGE144
，对预先设置的模糊子集进行推理，确定第三输出结果
Figure 478480DEST_PATH_IMAGE146
，其中，模糊子集设定为
Figure 531887DEST_PATH_IMAGE148
，分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；模糊推理采用Mamdani推理，模糊控制规则包括：当
Figure 450295DEST_PATH_IMAGE150
时，按照设置的缩小比率缩小
Figure 930955DEST_PATH_IMAGE152
得到
Figure 488976DEST_PATH_IMAGE154
,
Figure 346073DEST_PATH_IMAGE156
和
Figure 40360DEST_PATH_IMAGE158
分别等于
Figure 895183DEST_PATH_IMAGE160
和
Figure 940500DEST_PATH_IMAGE162
；当
Figure 335709DEST_PATH_IMAGE164
或者
Figure 150081DEST_PATH_IMAGE166
时，按照设置的增大比率增大
Figure 238123DEST_PATH_IMAGE168
和
Figure 833052DEST_PATH_IMAGE170
得到
Figure 31952DEST_PATH_IMAGE156
和
Figure 700831DEST_PATH_IMAGE154
，按照设置的缩小比率缩小
Figure 959774DEST_PATH_IMAGE172
得到
Figure 714104DEST_PATH_IMAGE158
;
采用重心法反模糊第三输出结果
Figure 654378DEST_PATH_IMAGE146
以获取第四输出结果
Figure 177763DEST_PATH_IMAGE174
；
基于预先设置的由遗传算法进行优化的PID控制规则，根据第四输出结果
Figure 873186DEST_PATH_IMAGE176
获取第五输出结果
Figure 849233DEST_PATH_IMAGE178
，其中，所述由遗传算法进行优化的PID控制规则将第四输出结果
Figure 389935DEST_PATH_IMAGE180
作为个体，适应度函数选择ITAE，以设置的最大迭代次数作为遗传算法运行的终止条件；
将第五输出结果
Figure 610570DEST_PATH_IMAGE178
输入PID控制器进行运算得到驱动信号xk+1(t)。
16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述绝缘夹与母排接触的表面采用导电涂层，并含有多个突出的针刺状圆椎体；
所述绝缘夹除与母排接触的表面以外的其他表面含有绝缘材料。
17.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括信号传输单元，其包括第一信道和第二信道，其中，第一信道用于传输所述图像信号，第二信道用于传输所述机械臂控制信号。
18.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括手动控制单元，其用于根据机械臂单元确定的位姿轨迹，远程输入机械臂控制信号。
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