[发明专利]变电站带电水冲洗辅冲机器人水冲洗控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变电站带电水冲洗辅冲机器人水冲洗控制方法。

背景技术

变电站绝缘子长时间暴露在外界环境中，表面易沉积污垢，这些污垢受恶劣天气侵害容易发生污闪事故。绝缘子带电水冲洗作业可以提高供电的可靠性，防止输电线路污闪，防止电网大规模停电事故的发生，确保电网安全稳定运行和电力可靠供应。

在现阶段的变电站绝缘子冲洗机器人主要存在以下缺点：

1、水冲洗机器人无法保证在上下方向直线段与面向喷头一侧的圆弧段之间的冲洗位置和速度连续，机器人的执行时间长、不易跟踪；

2、现有水冲洗机器人无法实时监测机器人与绝缘子的位置变化，不能保证冲洗轨迹的起点和终点定位准确，冲洗的质量差、效率低；

3、现有水冲洗控制方法都针对于主冲洗机器人，且控制效果差，无法控制加速度，误差大，无法保证机器人在冲洗过程中平滑运行。

因此，急需研发能够有效控制机器人，获得良好冲洗效果的控制方法。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种变电站带电水冲洗辅冲机器人水冲洗控制方法，该系方法用来规划水冲洗机器人对绝缘子进行冲洗的路径，调整喷枪与绝缘子之间距离，冲洗过程中调节冲洗出水速度形成卡门涡街等。能有效的保证机器人在冲洗过程中平滑运行，实现误差和加速度可控，并具有良好的冲洗效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变电站带电水冲洗辅冲机器人水冲洗控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一：根据云台上安装的激光测距仪和监控摄像头采集距离及监控的图像得到当前机器人与绝缘子之间的相对三维坐标值，判断两者相对距离是否是安全距离，若是，进行下一步，若不是，调整云台的位置，直至该相对距离为安全距离；确定路径规划的起始状态；

步骤二：采用直线插补方式实现水冲洗垂直升降机构对绝缘子串的上下方向的自动冲洗；

步骤三：采用逐点比较法的圆弧插补方式实现水枪能够对朝向机器人一侧的绝缘子串进行清洗；

步骤四：在进行水冲洗时，通过调节水枪出水口径及出水速度，形成卡门涡街并实现对绝缘子串振动频率的调节。

所述步骤二中，具体过程为：

(2-1)在冲洗过程中，安装在云台和垂直升降机构上的角位移传感器、位移传感器采集得到起始时刻及终止时刻云台的旋转角度和垂直升降机构的升降高度；

(2-2)对于平稳运动，轨迹函数θ(t)至少满足四个约束条件，根据约束条件对应的约束方程唯一的确定一个三次多项式；

(2-3)根据该三次多项式得到运动轨迹的速度与加速度，将运动轨迹的速度与加速度代入约束方程得到三次多项式的系数，该系数确定了冲洗时间与冲洗角度的关系；

(2-4)根据绝缘杆的长度及三次多项式得到冲洗过程中绝缘杆的长度随时间的变化关系，对(l,d,θ₀,θ_f)进行插值，生成水冲洗机械臂对绝缘子串的上下方向的冲洗轨迹。

所述约束条件，其中两个是起始点和终止点对应的云台角度：

θ(0)＝θ₀；

θ(t_f)＝θ_f；

其中，θ₀,θ_f为起始点和终止点的关节角度；

为了满足云台运动速度的连续性要求，另外还有两个约束条件，即起始点与终止点的关节速度要求，并规定：

θ'(0)＝0；

θ'(t_f)＝0；

其中，θ′(0),θ′(t_f)为起始点和终止点的云台旋转角速度。

所述四个边界的约束条件唯一的确定了一个三次多项式：

θ(t)＝a₀+a₁t+a₂t²+a₃t³(1)；

其中，θ(t)为时间参变量t时刻的云台旋转角度，a₀,a₁,a₂,a₃为待定系数。

所述运动轨迹的速度与加速度为：

θ'(t)＝a₁+2a₂t+3a₃t²(2)

θ″(t)＝2a₂+6a₃t(3)