[发明专利]基于点云的带电作业横担角钢识别方法及装置

说明书

基于点云的带电作业横担角钢识别方法及装置，采用激光雷达和RGBD相机两种感知传感器来实现横担角钢的检测，先通过激光雷达获取作业场景全局点云数据进行角钢粗定位，再由RGBD相机根据粗定位结果，采集横担角钢点云数据完成角钢精定位。本发明实施时带电作业机器人先通过激光雷达的滑动扫描获取场景的全局数据，获取到横担粗定位数据后，控制机器人手臂到达角钢位置采集点云数据精确识别横担，再调用相应的作业工具去精确位置进行作业流程。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及带电作业机器人，为一种基于点云的带电作业横担角钢识别方法级装置。

背景技术

带电作业机器人是针对配网线路作业的特种机器人，主要在高空中代替人工完成高压线缆搭接和拆卸等一系列高危作业，包括：带电断线、带电接线、带电更换避雷器/隔离开关、装拆线路故障指示器或验电接地线夹、带电更换跌落式熔断器、带电更换警示牌或绝缘护管、清洗清障等，与传统的人工作业相比，其大大提高了作业安全和效率。

带电作业机器人在某些作业流程，如更换设备、安装驱鸟器等，需要获取作业场景中作业横担角钢的精确位置和方向，这依赖于激光雷达和RGBD相机获取的场景点云数据。但是由于带电作业机器人的实际工作环境，作业过程中时常会受到强光的干扰，以及角钢的两个垂直平面并不平滑等因素，容易造成点云数据的误差，这干扰了角钢的准确检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于点云的带电作业横担角钢检测方法，抗干扰能力强、识别精度高。

本发明的技术方案为：基于点云的带电作业横担角钢识别方法，其特征是采用激光雷达和RGBD相机两种感知传感器来实现横担角钢的检测，先通过激光雷达获取场景的全局数据，获取横担角钢的初步位置，然后控制带电作业机器人到达横担角钢初步位置，由RGBD相机采集点云数据，精确识别横担角钢的位置和方向，包括以下步骤：

1)角钢粗定位：使用激光雷达对当前场景进行全局建模，对建模获取的点云数据选取对应横担角钢的两个点，对这两个点连线范围内的点云做线性领域滤波，去除非横担角钢先验位置的点云，对过滤后的点云进行主成分分析PCA，提取出横担角钢的初步位置和方向；

2)角钢精定位：使用RGBD相机根据粗定位的横担角钢位置，采集横担角钢点云数据，进行预处理，提取局部横担范围内不含噪声的横担点云数据，然后进行角钢垂直平面预提取和角钢检测的后端优化，提取出角钢的精准方向和位置以及角钢两个垂直面的精确法相位置。

本发明还提供一种基于点云的带电作业横担角钢识别装置，对带电作业机器人配备激光雷达、RGBD深度相机和识别器，激光雷达安装在机器人的正前方，深度相机安装在机器人的手臂上，识别器与激光相机数据连接，所述识别器包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述识别方法，识别器接收激光雷达和RGBD深度相机采集的数据，输出粗定位和精定位信息。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：抗干扰能力强，识别精度高，定位角度高。本发明采用激光雷达和RGBD相机两种感知传感器来实现横担角钢的检测，大大提高了检测的成功率和精度；在精定位的过程中使用了点云的预处理，提高了提取的点云质量；通过横担角钢精定位中的后端优化可以有效的处理点云的飞行像素干扰和因太阳光导致的角钢平面交界处呈现弧形的情况，有效地提升了带电作业机器人在横担作业的可靠性，识别精度高。

附图说明

图1是本发明基于点云的带电作业横担角钢识别方法的主流程图。

图2是横担角钢粗定位的步骤流程图。

图3是横担角钢精定位的步骤流程图。

图4是采用本发明方法的实施例检测出的横担位姿的一个垂直面。

图5是采用本发明方法的实施例，相对于图4，检测出的横担位姿的另一个垂直面。

具体实施方式