[发明专利]一种带电作业机器人安全工作空间限定方法及系统

说明书

本发明公开了一种带电作业机器人安全工作空间限定方法，包括基于采集的机器人作业环境数据，构建环境模型；对环境模型中的带电体进行识别和定位；根据识别和定位结果，设定带电体和机器人之间的虚拟安全墙；采用机器人运动学算法将机器人运动限制在安全墙内。同时公开了相应的系统。本发明对实时环境进行建模，对模型中的带电体进行识别和定位，基于识别和定位结果设定虚拟安全墙，将机器人运动限制在安全墙内，对环境的依赖程度不高，可应用到动态变化的环境中。

技术领域

本发明涉及一种带电作业机器人安全工作空间限定方法及系统，属于电力配网带电作业技术领域。

背景技术

配网作为电力系统末端，是服务用户、保证电力持续供给的关键环节，其可靠性在供电系统中占据极其重要的位置。随着科技的发展，采用机器人对电网进行检修维护是一种趋势。高压、非结构化的作业环境对配网带电作业机器人的性能带来极大的挑战。加上配网线路排布密集，工作空间小，因此对机器人带电作业安全性提出更高的要求。在机器人作业过程中，除完成复杂的作业任务外，还要求机器人不能与导线等带电体发生干涉，否则可能会导致事故的发生。因此，对机器人工作空间进行动态限制，将机器人控制在安全运动空间内十分必要。

目前对机器人安全工作空间的限制主要采用物理隔离的方式，通常使用围栏等硬件设施和光栅等传感设备将机器人限定在一定的运动范围内，从而与机器人运动过程中可能发生干涉的外部环境进行隔离。但是这种方式仅仅适用于机器人工作环境较为固定的情况，难以应用于动态变化的环境中。

发明内容

本发明提供了一种带电作业机器人安全工作空间限定方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种带电作业机器人安全工作空间限定方法，包括，

基于采集的机器人作业环境数据，构建环境模型；

对环境模型中的带电体进行识别和定位；

根据识别和定位结果，设定带电体和机器人之间的虚拟安全墙；

采用机器人运动学算法将机器人运动限制在安全墙内。

构建环境模型的过程为，

采集的机器人作业环境的点云数据，将点云坐标统一到以机器人基坐标系为基准的世界坐标系下，构建环境模型。

对环境模型中的带电体进行识别和定位的过程为，

利用预训练的深度学习模型，对环境模型中的带电体进行匹配；

响应于匹配结果为导线，对导线进行拟合，求取中心线位置和方向，中心线位置和方向作为导线定位结果；

响应于匹配结果为绝缘子，使用框体包围绝缘子，求取框体空间坐标，框体空间坐标作为绝缘子定位结果。

设定带电体和机器人之间虚拟安全墙的过程为，

基于带电体识别和定位结果，确定作业的配网线路类型；

获取与配网线路类型匹配的虚拟安全墙设定规则；

根据虚拟安全墙设定规则、带电体识别和定位结果，设定虚拟安全墙。

对不同配网线路进行建模，确定各配网线路的虚拟安全墙设置位置和设置形式，虚拟安全墙设置位置和设置形式构成虚拟安全墙设定规则。

虚拟安全墙将机器人工作空间分为安全区域、缓冲区域和停止区域。

采用机器人运动学算法将机器人运动限制在安全墙内的过程为，

A1）建立机器人运动学模型；