[发明专利]一种基于视觉反馈的巡检机器人悬停控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于视觉反馈的巡检机器人悬停控制方法及装置，属于输电线路巡检技术领域。本发明通过获取并处理悬停处目标的视频信息图像，并从处理后的视频信息图像中提取悬停处目标的当前特征向量和期望特征向量，进一步获得特征误差向量，通过IBVS控制器中进行运算，输出初始控制指令；根据自身当前状态的特征信息，与初始控制指令融合后作为自平衡控制器的输入，生成最终控制指令，重复上述步骤，根据生成的最终控制指令不断地对巡检机器人的悬停位置进行实时修正，解决了现有巡检飞行机器人在存在外部扰动的情况下难以锁定目标，实现稳定悬停的问题。

技术领域

本发明属于输电线路巡检技术领域，具体涉及一种基于视觉反馈的巡检机器人悬停控制方法及装置。

背景技术

当今社会对于电力供应的依赖越来越强。因此电力运行中断将对于电力生产者、销售者以及消费者造成巨大的财政损失，故而目前业内普遍将关注点聚焦在如何减少电力线路故障。为了尽快检测出故障并且安排出有效的维修计划，是有必要对电力线路进行定期的检查。传统的人力步行巡检方式与直升飞机协助巡检都存在缺点。人力步行巡检，需要工作人员沿线观测电力线路，但是从地面观测，仅仅只能看到电力线的表面，同时人工目检的巡检方法手段单一，工作效率低并且具有主观性。因此很容易忽略大的故障。直升机协助巡检方式是目前常用的方法。虽然直升机协助巡检与人工步行巡检相比工作效率高，不受地形影响，但是直升机协助巡线要花费昂贵的费用。

现有技术中采用载有视觉传感器的四旋翼飞行器作为电力线路巡检用飞行机器人，四旋翼飞行器在线路上方飞行，可进行航拍，并实时将航拍结果传至地面工作站。有时，由于任务需要，要求四旋翼飞行器在观测物上方悬停飞行，以便获取需要的巡检信息。但机器人在高空飞行会遇到多种干扰(如气流、外部干扰信号等)，在存在外部扰动的情况下，现有巡检用飞行机器人很难保证可以锁定目标，实现稳定悬停。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决现有巡检飞行机器人在存在外部扰动的情况下难以锁定目标，实现稳定悬停的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于视觉反馈的巡检机器人悬停控制方法，包括如下步骤：

通过机载视觉传感器实时获取悬停处目标的视频信息图像，并对视频信息图像进行处理；

从处理后的视频信息图像中提取悬停处目标的当前特征向量和期望特征向量，把当前特征向量和期望特征向量进行对比，获得特征误差向量；

将特征误差向量输入到IBVS控制器中进行运算，输出数据经过处理后获得巡检机器人的初始控制指令；

巡检机器人获取自身当前状态的特征信息，将当前状态的特征信息与初始控制指令融合后作为自平衡控制器的输入，生成最终控制指令，最终控制指令用于修正悬停位置；

重复上述步骤，根据生成的最终控制指令不断地对巡检机器人的悬停位置进行实时修正。

进一步的，视频信息图像具体包括：

初始悬停时获得的期望图像和悬停后任一时间段内获得的目标图像。

进一步的，对视频信息图像进行处理具体包括：

获取悬停处目标的期望图像和目标图像；

将期望图像和目标图像采用高斯变换分别进行模糊处理；

对模糊处理后的期望图像和目标图像分别进行灰度化处理；

对灰度化的期望图像和目标图像进行阈值操作分别得到对应的二值图像。

进一步的，从处理后的视频信息图像中提取悬停处目标的当前特征向量和期望特征向量具体包括：

对处理后的视频信息图像进行轮廓检测，并计算出目标区域的质心坐标；