[发明专利]一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法及系统

说明书

本发明提供了一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法及系统，包括：基于变电站先验知识，自主构建变电站三维语义地图；基于三维语义地图，结合巡检任务和机器人当前所在位置，自主规划机器人行走路径；控制机器人按照规划的路径运动，并在行进过程中开展巡检作业；巡检作业过程中，根据机器人与待巡检设备间的位置关系，驱动机械臂运动，以使机械臂末端图像采集设备以最佳的拍摄角度获取目标巡检设备图像；基于获取到的图像，自动进行目标识别。本发明能够在机器人不停车情况下，实现巡检数据的自动采集，打破传统变电站巡检机器人“停靠点‑预置位”作业方式，解决传统机器人巡检存在的停靠作业效率低的问题。

技术领域

本发明属于变电站机器人技术领域，尤其涉及一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，现有的变电站巡检机器人不具备未知环境的感知能力，对于一所新的环境信息未知的变电站，需要大量的人工参与工作量，来完成配置及部署。变电站巡检机器人检测点通常由现场人员依据巡检任务人工设定，设定时现场人员首先遥控机器人沿巡检路线运行，当运行至待巡检电力设备周边后停靠；之后其再遥控调整机器人云台姿态，使云台带动可见光摄像机、红外热像仪等非接触检测传感器依次对准机器人周边待巡检的各个设备并记录对应的云台预置位，从而完成一个检测点的设置。重复上述过程，完成对巡检任务中包含的所有待检设备检测点的设置。在所有检测点设置完成后，变电站巡检机器人沿巡检路线、停靠点和检测点进行设备巡检，并通过网络回传图像数据至后台服务器，进行图像数据的分析，实现设备状态的感知。

但是，上述巡检方式往往存在如下技术问题：

(1)机器人预置位信息依赖于人工配置，巡检设备检测点设置过程繁琐且工作量大，巡检效率低；不同的现场人员对于检测点配置，受主观判断影响较大，导致检测点的配置标准不一致；现有的变电站巡检机器人停靠点-预置位作业方式，在每个停靠点都必须停车作业，巡检效率低，机器人频繁启停，对机器人运行的稳定性造成了一定的影响。

(2)变电站内设备众多且所处空间方位各异，机器人长时间运行，由于机械磨损等情况，造成停靠点预置位出现误差，机器人无法精准采集到设备图像；不同时间、不同天气条件下，受到传感器观测角度、图像拍摄角度以及光照条件等的影响，会造成巡检数据数据质量下降，不利于后续设备状态识别及故障诊断。

(3)通过巡检机器人视觉伺服系统实现对机器人云台位置的控制，常规云台只具备左右摆动和上下俯仰两个自由度的控制，无法确保在最佳的拍摄角度获取设备图像。

(4)传统电力巡检机器人，受限于前端分析计算能力的不足，需将图像数据回传后台进行分析，该处理方式高度依赖机器人与后台间的网络情况，且分析的实时性无法保证，从而造成设备的缺陷无法及时发现，对电网运行带来了很大风险。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法及系统，打破了传统变电站巡检机器人“停靠点-预置位”作业方式，实现变电站机器人在未知变电站环境下的全自主巡检作业。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明实施方式的第一个方面，提供了一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法，包括：

基于变电站先验知识，自动获取站内设备的位置信息，实现机器人免配置信息注入情况下，自主构建变电站三维语义地图；

基于语义地图，结合巡检任务和机器人当前所在位置，自主规划机器人行走路径；

控制机器人按照规划的路径运动，并在行进过程中开展巡检作业；

根据机器人与待巡检设备间的位置关系，驱动机器人机械臂运动，使机器人机械臂末端朝向设备位置，且运动到目标设备的局部范围内；