[发明专利]一种基于视觉控制的除冰机器人控制系统

说明书

本发明公开了一种基于视觉控制的除冰机器人控制系统,包括组织级、执行级和远程控制级；所述组织级与执行级电连接；所述组织级与远程控制级通过无线网络进行通信。本发明的基于视觉控制的除冰机器人控制系统，利用无线通信功能，及时的把环境信息及机器人自身状态信息传输给地面监控端，地面监控人员根据反馈信息，通过遥操作辅助控制机器人处理复杂局面，顺利完成任务。

技术领域

本发明涉及一种基于视觉控制的除冰机器人控制系统，属于视觉机器人技术领域。

背景技术

高压输电线路在冬季出现覆冰现象，这给电网供电带来严重灾害；由于覆冰导线上增加了冰载荷，将对导线、铁塔和金具等带来一定的机械损坏，覆冰严重时会断线、倒杆塔，导致大面积停电事故；电网是国家的基础设施，电网的安全稳定运行是工业发展和人民生活的保障；高压架空输电线路经常穿越地形复杂的地区，地形起伏大，山地气候条件垂直变化大；在野外多变的气候条件下，高压输电线路要经受着各种恶劣天气的考验；在冰雪天气下，输电线路覆冰会导致其机械性能和电气性能急剧下降；严重覆冰情况下，电力设施所承受的应力往往超过其设计载荷，造成电力设施的大量破坏和电网大面积的瘫痪；所以，每当高压输电线路遇到严重覆冰事故时，就会威胁到电力系统的安全运行。输电线路覆冰和积雪常会引起线路的跳闸、断线、倒杆、绝缘子闪络和通信中断等事故；世界各国都曾因输电线路覆冰引发安全事故，给各国带来了巨大的经济损失；而传统除冰方法效率低下而且安全性不高，因此研究新型的除冰方法替代人工除冰就变得十分迫切。除冰机器人是一种实现自动在线除冰的新装备，得到了研究人员和电力公司的广泛关注；但是它的运行环境非常复杂，需要解决许多关键技术难题，尤其在机器人的自主越障机构、传感器与控制等方面，是制约除冰机器人研究进展的主要因素。架空高压输电线路由导线、避雷线、金具、绝缘子、杆塔和拉线、基础以及接地装置等组成；杆塔主要分为直线杆塔和耐张杆塔两种；直线杆塔与输电导线间由悬垂绝缘子串与悬垂线夹等构成悬垂连接，悬垂线夹两端的导线上各有一个及以上的用于抑制导线震动的防震锤；耐张杆塔与输电导线间则由耐张绝缘子串、耐张线夹等金具构成耐张连接；常见的线路附件包括：防震锤、耐张线夹、绝缘子串等；但是，架空输电线长期露置于自然环境中，易受各种气象条件影响，特别是冬季低温雨雪天气，则输电线很容易出现线路覆冰现象，随着覆冰的增厚增多将影响电网供电，甚至造成电网倒塌的灾难事故；因此，此时急需除冰机器人上线及时开展除冰工作，确保电网运行安全，避免电网受损带来的经济损失。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于视觉控制的除冰机器人控制系统，利用无线通信功能，及时的把环境信息及机器人自身状态信息传输给地面监控端，地面监控人员根据反馈信息，通过遥操作辅助控制机器人处理复杂局面，顺利完成任务。

本发明的基于视觉控制的除冰机器人控制系统，包括组织级、执行级和远程控制级；所述组织级与执行级电连接；所述组织级与远程控制级通过无线网络进行通信；

所述组织级包括机器人本体主控计算机，及与机器人本体主控计算机电连接的信息采集卡、多路摄像机、供电模块和无线通信发射模块，及与信息采集卡电连接的多个传感器；

所述执行级包括第一运动控制卡和第二运动控制卡，及与第一运动控制卡通过第一电机驱动模块电连接的多个电机，及与电机电连接的第一限位开关，及与第二运动控制卡通过第二电机驱动模块电连接的伺服电机，及与伺服电机电连接的光电编码器和第二限位开关；

所述远程控制级包括地面监控计算机，及与地面监控计算机电连接的手动控制面板、电源模块和无线通信接收模块；

所述第一运动控制卡和第二运动控制卡分别与机器人本体主控计算机电连接；

所述远程控制级与组织级通过无线通信接收模块与无线通信发射模块进行通信。

进一步地，所述传感器包括超声测距传感器、红外传感器和温度传感器。

进一步地，所述电机包括除冰电机、滑杆电机、摆杆电机、刹车电机和升降电机。