[发明专利]一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法

说明书

本发明公开了一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法，巡线机器人设置有运动控制系统、视觉导航系统和巡检视觉系统；该方法包括以下步骤：（1）巡检视觉系统根据巡检图像判断识别杆塔类型进行巡检；（2）视觉导航系统实时拍摄视觉导航图像，得出目标对象的种类；（3）粗定位；（4）精准定位；（5）视觉导航系统根据杆塔类型和目标对象种类将对应的越障策略发送至运动控制系统，使巡检机器人完成越障。本发明的巡检和越障方法实时高效。

技术领域

本发明涉及巡线机器人技术领域，尤其涉及一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法。

背景技术

传统的输电线路巡检方法主要以人工巡线为主，其巡线效率低，劳动强度大，工人经常野外工作，工作环境恶劣，并且跨越高山，密林，大河的输电线路档段的巡检难度更大。采用直升机巡检效率较高，但是其经济效益差，并且容易忽略输电线路的细微损坏。巡线机器人是一种用于巡检高压输电线路的特种机器人，可用于代替人工巡检，其巡检效率高，成像效果好，是机器人技术与输电线路巡检技术发展相结合的必然趋势。

在机器人的巡线过程中会经过绝缘子、防震锤以及线材发生散股/翘股等障碍物，障碍物的出现需调整巡线机器人的行进速度和行进形态。现有的巡检机器人仅设置巡线视觉系统，该巡检系统难以在完成巡检任务的同时执行较好的越障策略。

发明内容

本发明的目的在于提出一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法，具有巡检和越障过程顺畅的特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法，巡线机器人设置有运动控制系统、视觉导航系统和巡检视觉系统，运动控制系统和视觉导航系统均与巡检视觉系统建立通信连接；

该方法包括以下步骤：

（1）巡检视觉系统的巡检摄像头采集实时采集巡检图像，根据巡检图像判断识别杆塔类型，对杆塔之间的导线及其附属结构巡检和对绝缘子串及杆塔金具巡检；

（2）视觉导航系统实时拍摄巡线机器人前方的视觉导航图像，并对图像进行预处理；对预处理后的图像中的目标对象的特征进行提取和识别，得出目标对象的种类；

（3）在确定目标对象种类后，视觉导航系统采用单目测距的方式测量目标对象与巡检机器人本体的距离，实现粗定位；

（4）运动控制系统根据粗定位距离调整巡线机器人的行进速度，以安全速度进行碰撞检测的精准定位；

（5）视觉导航系统根据杆塔类型和目标对象种类将对应的越障策略发送至运动控制系统，使巡检机器人完成越障。

进一步的，步骤（2）中，对图像进行预处理的步骤为：将采集得到的图像的依次进行灰度化处理、复原处理、去噪处理、增强处理、分割处理和规格化处理。

进一步的，步骤（2）中，对预处理后的图像中的目标对象的特征进行提取和识别的步骤为：利用统计方法的小波变换对预处理后形成的字符图像进行分解，提取能反映字符统计和结构特征的特征向量，提取模板库中与该特征向量相匹配的目标对象，得出目标对象的种类。

进一步的，当对预处理后的图像中的目标对象与模板库目标对象均不匹配时，采用几何方法进行检测，进行障碍物判定。

进一步的，步骤（1）中，当巡检视觉系统通过物体识别检测到巡检机器人进入杆塔巡检区域时，启动针对绝缘子串和杆塔金具的特定巡检路径规划，通过完成对象巡检；

巡检机器人行走过程中需要对巡检摄像头进行实时地跟踪调整，以使其能够将巡检对象始终置于图像的中央位置。