[发明专利]一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗机器人及方法

权利要求书

1.一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗机器人，其特征是：包括水冲洗机器人本体，其上设置有图像采集模块、激光传感器、视觉传感器和控制器，所述图像采集模块、激光传感器设置于水冲洗机器人本体前端，视觉传感器安装在水枪后方，控制器根据图像采集模块采集的图像对绝缘子串的污秽程度进行预检，需要进行冲洗时，利用激光传感器采集作业现场绝缘子串的实际位置信息，控制器将该信息作为主要伺服定位数据，利用视觉传感器采集的数据，与激光数据进行融合，作为伺服定位的辅助手段，实现水枪关节的准确伺服定位，进行冲洗，继而再次利用图像采集模块对绝缘子串的污秽程度进行监测，判断是否需要继续冲洗。

2.如权利要求1所述的一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗机器人，其特征是：水冲洗机器人本体上还包括倾斜角传感器，实时检测机器人的倾斜角度，依此角度信息，对伺服定位指令进行修正，驱动水枪运动，瞄准绝缘子串；

所述水枪安装角度固定，在其扫描角度确定绝缘子串所在区域和水枪冲洗区域，控制器控制水枪在水平方向运动使其冲洗区域与绝缘子串所在区域重合。

3.如权利要求1所述的一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗机器人，其特征是：所述水冲洗机器人本体上还设置有泄露电流传感器、水阻率传感器、水压传感器和流量传感器，用于检测水枪的泄露电流、水阻率、水压和流量。

4.一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗方法，其特征是：作业前根据采集的图像对绝缘子串的污秽程度进行预检，当判断需要进行冲洗时，采集作业现场绝缘子串的实际位置信息，将该信息作为主要伺服定位数据，将视觉图像数据与激光数据进行融合，作为伺服定位的辅助手段，实现水枪关节的准确伺服定位，进行冲洗，冲洗过程中实时检测水枪的工作状态，维持安全冲洗，继而对绝缘子串的污秽程度进行监测，判断是否需要继续冲洗，直到冲洗干净。

5.如权利要求4所述的一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗方法，其特征是：冲洗过程中实时检测机器人的倾斜角度，依此角度信息，对伺服定位数据进行修正；

或，得到伺服定位数据前先确定绝缘子顶部高度，激光传感器安装位置距地面高度，激光传感器与绝缘支柱间距离，水枪最小冲洗角度以及其最大冲洗角度。

6.如权利要求4所述的一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗方法，其特征是：当水冲洗机器人本体自身发生角度倾斜时，利用机器人的倾斜角度对水枪最小冲洗角度以及其最大冲洗角度进行修正；水枪打击的有效角度区域与激光传感器的安装角度有关。

7.如权利要求4所述的一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗方法，其特征是：对于倾斜式绝缘子，检测X轴方向和Y轴方向的两个方向的位移值，以此修正得到水枪在Y轴方向的检测范围和在X轴方向的冲洗范围。

8.如权利要求4所述的一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗方法，其特征是：对于水枪的水平方向伺服控制量为在激光测量坐标系下，绝缘子方向角度与水枪打击有效角度间的偏差。

9.如权利要求4所述的一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗方法，其特征是：在冲洗时采用双闭环控制方法控制机器人，内环为作业距离和压力环，外环为水阻率、泄露电流环；

当高纯水由于某种原因水阻率发生变化或者机器人本体泄露电流发生变化时，确定理想作业距离和喷水压力信息，由此进入内环系统，实现对作业距离的闭环控制与输出压力及流量的控制，进而保证水冲洗机器人本体的绝缘性能，起到安全防护的作用。

10.如权利要求4所述的一种全过程自动冲洗变电站设备带电水冲洗方法，其特征是：对污秽程度进行检测的具体步骤包括：

首先对图像进行灰度化，利用直方图均衡化算法消除光照对图像分割的影响，采用自动分割阈值对图像进行二值化处理，采用边界跟踪算法实现水珠区域的自动提取，并利用区域面积、周长等参数对提取区域进行过滤，实现目标水珠区域的准确提取，最后计算各个水珠区域的面积A、圆形度C、外接圆半径R，与相邻的水珠间的最近距离D，形成特征序列，利用该特征序列训练神经网络分类器，实现绝缘子憎水性的自动判别。