[发明专利]配网带电作业机器人的环境立体感知与安全预警保护系统及方法

说明书

本发明公开了一种配网带电作业机器人的环境立体感知与安全预警保护系统，主要包括三维激光雷达、高清摄像机、数据传输装置、服务器，三维激光雷达与高清摄像机通过数据传输装置与服务器连接；所述服务器用于图像处理、三维重构配网作业场景、对机器人与作业场景模型之间的碰撞进行预警和机器人动作安全保护停止。还公开了该系统的环境立体感知与安全预警保护方法。本发明通过三维激光雷达和全景相机可以实现全面的环境感知，使得操作人员可以看到完整的立体图像，与近距离操作无异；得到的立体模型能够与机械臂的空间位置进行比较，使得系统能够自主判断工作状态是否安全，避免误操作带来的损失。

技术领域

本发明涉及电力机器人领域，特别是涉及一种配网带电作业机器人的环境立体感知与安全预警保护系统及方法。

背景技术

环境感知与避障导航一直以来都是机器人领域中的一个非常重要的研究方向。在机器人执行任务操作时，如何实时感知到障碍物的存在并且可以自主地躲避，这就要求机器人从感知层到理解层最终再到执行层都有一个非常高效的系统作为支撑。配网带电作业机器人因为进行的任务复杂，且工作环境十分复杂危险，需要对周围环境有精确高效的环境感知能力，对于环境中的高压电缆能够自主识别、预警，防止因操作不当造成人身和设备损伤。

目前配网带电作业机器人实现环境感知的方法主要分两种：第一种是将操作员随机器人一起运送至电缆旁边进行操作；第二种是操作员通过监视器等设备，在地面平台对配网带点机器人进行遥操作。但第一种方式环境感知和安全预警完全由操作员进行，人员工作环境存在安全隐患，并且配网作业环境复杂，不确定因素较多；第二种方式中，操作员需要通过监视器观察操作环境，监视器能够获取的信息不够充分，观察过程容易受到天气、光照条件的影响。

因此亟需提供一种新型的配网带电作业机器人的环境立体感知与安全预警保护系统及方法来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种配网带电作业机器人的环境立体感知与安全预警保护系统及方法，能够显著提高配网带电作业的安全性和智能化水平。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种配网带电作业机器人的环境立体感知与安全预警保护系统，主要包括三维激光雷达、高清摄像机、数据传输装置、服务器，三维激光雷达与高清摄像机通过数据传输装置与服务器连接；

所述三维激光雷达与高清摄像机设置在配网带电作业机器人的升降杆上，用于获得配网带电作业现场的三维点云数据和高清图像；

所述服务器用于图像处理、三维重构配网作业场景、对机器人与作业场景模型之间的碰撞进行预警和机器人动作安全保护停止。

在本发明一个较佳实施例中，所述高清摄像机采用全景相机或双目相机。

在本发明一个较佳实施例中，所述数据传输装置采用光纤传输装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述服务器位于操作配网带电作业机器人的地面平台上。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种配网带电作业机器人的环境立体感知与安全预警保护方法，包括以下步骤：

S1：利用所述三维激光雷达与高清摄像机获得配网带电作业现场的三维点云数据和全景图像；

S2：将所述三维点云数据和全景图像通过所述数据传输装置传输至所述服务器，进行三维重构，获得配网作业场景的立体模型；

S3：根据作业场景的立体模型、高压电缆位置与机器人的机械臂的模型、姿态进行汇总，判断工作状态是否安全，对机器人与作业场景模型之间的碰撞进行预警和机器人动作安全保护停止。