[发明专利]一种铁路牵引变电所控制柜按钮视觉定位方法

说明书

一种铁路牵引变电所控制柜按钮视觉定位方法，包括机器人移动载体、机械臂、机械臂末端执行机构、上位机，机械臂安装在机器人移动载体前端上部，机械臂末端执行机构安装在机械臂前端，机械臂末端执行机构前部安装有数码相机和激光传感器，在铁路牵引变电所控制柜每个按钮开关前安装有二维码，上位机内安装有控制单元软件，机器人移动载体控制信号输入端、机械臂控制信号输入端、机械臂末端执行机构信号输入端、数码相机信号输出端、激光传感器信号输出端和上位机经信号线连接。本发明通过二维码作为按钮开关的视觉定位标志，经上位机获取该按钮开关的各种信息，在相关设备共同作用下，能精确对每一个按钮开关精确定位并操作。

技术领域

本发明涉及铁路牵引变电所使用的巡检机器人配套技术领域，特别是一种铁路牵引变电所控制柜按钮视觉定位方法。

背景技术

在铁路牵引变电所控制保护屏和开关柜中，各类按钮开关可以控制不同设备，由于目前铁路牵引变电所大范围使用巡检机器人对按钮开关实行开关操作，所以机器人能否对按钮进行准确定位并使用机械臂准确的操作按钮成为了一个关键问题。目前的定位方式主要为机械定位，机械定位所需传动部件结构复杂，使用定位条件苛刻且误差较大，容易出现很大定为偏差，因此对机器人的按钮定位操作带来了极大制约。

现有的技术中（专利CN 05716609 A），也有采用模拟人类视觉的方法进行建模，对机器人进行学习训练，使其能对建模场景下的按钮开关进行定位并操作。但是由于每个铁路牵引变电所内环境以及按钮处的场景相似，建模难度较高，因此实际使用中，对于按钮的定位同样会造成较大误差。

发明内容

为了克服现有铁路牵引变电所巡检机器人，使用的按钮开关定位技术中存在的弊端，本发明提供了采用数码相机、激光传感器、上位机等作为按钮开关定位操作控制的核心，通过二维码作为按钮开关的视觉定位标志，经上位机获取该按钮开关的各种信息，激光传感器能实时检测机械臂末端执行机构和控制柜、按钮开关之间的距离信息，从而在相关设备共同作用下，能精确对每一个按钮开关精确定位并操作的一种铁路牵引变电所控制柜按钮视觉定位方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种铁路牵引变电所控制柜按钮视觉定位方法，包括机器人移动载体、机械臂、机械臂末端执行机构、上位机，机械臂安装在机器人移动载体前端上部，机械臂末端执行机构安装在机械臂前端，上位机安装在机器人移动载体元件箱内，其特征在于机械臂末端执行机构前部安装有数码相机和激光传感器，在铁路牵引变电所控制柜每个按钮开关前安装有二维码，上位机内安装有控制单元软件，机器人移动载体控制信号输入端、机械臂控制信号输入端、机械臂末端执行机构信号输入端、数码相机信号输出端、激光传感器信号输出端和上位机经信号线连接。

所述二维码的第一个作用是作为每个按钮开关的视觉定位标志，控制单元储存了机械臂末端执行机构对准按钮开关时，数码相机拍摄的标准图片以及二维码在标准图片中的相对位置信息；在按钮开关定位时，数码相机采集到含有二维码的图片，通过控制单元的图像处理将采集图片中二维码的相对位置和标准图片中的二维码位置对比来判断机械臂执行机构相对于按钮开关的位置关系。

所述二维码的第二个作用是信息获取，数码相机通过扫描二维码可从上位机的控制单元获取该按钮开关控制作用、按钮开关的类型、按钮开关当前处于何种状态以及当前该对按钮开关采取何种操作。

所述机器人移动载体、机械臂用于调节机械臂末端执行机构和控制柜的距离，以及保证机械臂末端执行机构垂直于控制柜。

所述激光传感器作用是检测机械臂末端执行机构和控制柜之间的距离信息，保证每次采集图像时数码相机和控制柜的距离相同，使采集的图像尺度性一致，方便与标准图像对比。