[发明专利]配电线路带电作业机器人作业末端的磁场定位及路径规划方法

说明书

本发明公开了一种配电线路带电作业机器人作业末端的磁场定位方法，包括以下过程：S1，以待作业线路为参照物，获取待作业线路周围作业末端的磁感应强度；S2，根据作业末端的磁感应强度，计算作业末端与待作业线路之间的距离；S3，根据作业末端与待作业线路之间的距离，识别作业末端的空间姿态。本发明还提供了一种配电线路带电作业机器人作业末端的路径规划方法，根据作业末端的空间位置信息和姿态信息，调整作业末端的姿态，并规划运动路径。本发明不仅确定作业末端与带作业目标之间的距离，还可以实时识别作业末端的姿态，通过对作业末端姿态的调整，满足不同类型的带电作业内容对末端操作的灵活性要求。

技术领域

本发明属于输电线路带电作业机器人技术领域，具体涉及一种配电线路带电作业机器人作业末端的磁场定位方法，还涉及一种配电线路带电作业机器人作业末端的路径规划方法。

背景技术

带电作业是指在高压电气设备上不停电进行检修、测试的一种作业方法。电气设备在长期运行中需要经常测试、检查和维修，而带电作业是避免检修停电，保证正常供电的有效措施。到目前为止，我国的带电作业的主要方式为绝缘杆法与绝缘手套法的人工带电作业，不能满足日益提高的系统可靠性要求，也容易引发人身伤亡事故。带电作业机器人可以代替人工进行电力维护检修工作，有效避免带电作业时的人员伤亡，提高电力维护检修的作业效率。

目前，带电作业机器人主要采用主从机械臂的遥操作方法，作业人员通过主操作手遥控从机械臂，其人身安全在一定程度上获得保障；但是这种方法高度依赖操作员的素质，并不能减轻工作量，且操作步骤繁琐、作业缓慢、效率低下、容错率低。具有自主作业能力的机器人能够克服主从操作的缺点，这就需要求机器人具有识别作业对象和测距定位的能力。

目前，带电作业机器人作业末端定位系统采用的定位测距方式主要是视觉方式，通过视觉系统采集并反馈工作环境信息，自主完成作业。然而，单一采用视觉方式仍然难以对作业环境和目标进行全方位高精度的感知。例如：

1)带电作业现场的环境较为复杂，设备器具较多，目标物容易被遮挡并且不易与背景环境区分，造成定位测距失败；

2)仅依靠视觉方式感知环境信息，图像信息量过大，现有算法难以高效地对图像进行去噪、去干扰、提取特征、目标识别和测距等处理和分析，造成带电作业机器人自主作业的困难；

3)视觉方法在环境颜色特征不明显、复杂光照干扰、目标尺度变化大的情况下，识别度不高，容易造成定位测距失败。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种配电线路带电作业机器人作业末端的磁场定位及路径规划方法，确定作业末端与待作业线路之间的距离，识别作业末端的姿态，根据作业末端的姿态进行路径规划。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种配电线路带电作业机器人作业末端的磁场定位方法，其特征是，包括以下过程：

S1，以待作业线路为参照物，获取待作业线路周围作业末端的磁感应强度；

S2，根据作业末端的磁感应强度，计算作业末端与待作业线路之间的距离；

S3，根据作业末端与待作业线路之间的距离，识别作业末端的空间姿态。

进一步的，S1中，以待作业线路为参照物包括：

将待作业线路的物理模型抽象为直径为a的无限长圆柱导体；

以待作业线路的圆柱体模型中心点O'为原点，z'轴方向指向待作业线路中电流方向，y'轴方向指向天空，依据右手定则建立的三维笛卡尔坐标系O'-x'y'z'。

进一步的，S1中，获取待作业线路周围作业末端的磁感应强度包括：

将作业末端抽象为一个立方体，作业末端的立方体模型上四个侧面中心点处作为各预设点；