一種變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及一種變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往電力行業(yè)針對變電站室外設(shè)備的檢修，一般是采用人工巡檢作業(yè)方式。在高 壓、超高壓及雨、雪、霧等惡劣氣象條件下，不僅危害巡檢人員的自身安全，同時(shí)對電網(wǎng)安全 運(yùn)行也帶來一定隱患，經(jīng)常是因無法及時(shí)了解設(shè)備出現(xiàn)的問題，而失去預(yù)先檢修的機(jī)會(huì)。隨 著科技的進(jìn)步，變電站巡檢自動(dòng)化程度有了很大的提高，機(jī)器人通過紅外熱像儀進(jìn)行巡檢 已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，問題是機(jī)器人采用什么方法導(dǎo)航將直接影響到巡檢效果，目前，變 電站巡檢機(jī)器人采用的導(dǎo)航方法有磁軌跡導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、GPS導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航，磁軌跡導(dǎo) 航在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，雖然其具有導(dǎo)引原理簡單可靠，導(dǎo)航定位精度高并且重復(fù)性好，抗 干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但該導(dǎo)航方式磁軌跡需要人工鋪設(shè)，地面處理工作量大，路徑靈活性 差，同時(shí)磁軌跡導(dǎo)航方式不能實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前機(jī)器人在變電站內(nèi)所處的精確位置，不利于操 作；慣性導(dǎo)航需要在工作環(huán)境中安裝無線信號(hào)收發(fā)裝置，穩(wěn)定性相對較差；GPS導(dǎo)航目前的 精確度較低，其誤差在2-5米以內(nèi)，不能適應(yīng)變電站安全的要求；視覺導(dǎo)航因其獲得的信息 量相對豐富，近年來越來越受到關(guān)注，但機(jī)器人在室外進(jìn)行巡檢工作，不可避免要受到光照 強(qiáng)度變化和地面情況的影響，這就對機(jī)器人視覺導(dǎo)航的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了很大影響，同時(shí)視覺 導(dǎo)航要在機(jī)器人所處的環(huán)境中安裝立體攝像頭，成本很高。因此目前的導(dǎo)航方法實(shí)施都比 較復(fù)雜、成本相對較高，而且穩(wěn)定性和精確尚不是很理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)施簡單、穩(wěn)定性好、成本較低的、精度較高的變電站 巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法。
[0004] 本發(fā)明提供的這種變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，包括以下步驟：
[0005] 1)根據(jù)各待檢設(shè)備位置設(shè)定機(jī)器人的巡檢軌跡；
[0006] 2)在巡檢軌跡方向發(fā)生改變處于軌跡兩端延長線上分別安裝循跡導(dǎo)航燈，該循跡 導(dǎo)航燈與巡檢軌跡之間有一個(gè)設(shè)定距離，在巡檢軌跡上按照各待檢設(shè)備的巡檢位置分別設(shè) 置定點(diǎn)，對應(yīng)各定點(diǎn)且與定點(diǎn)相距一定距離的位置分別安裝定位導(dǎo)航燈；
[0007] 3)若在直線軌跡上移動(dòng)，檢測循跡導(dǎo)航燈在紅外熱像儀上的成像位置，成像位置 在中心，機(jī)器人直行，成像位置在左邊，機(jī)器人移動(dòng)向左轉(zhuǎn)，成像位置在右邊，機(jī)器人移動(dòng) 向右轉(zhuǎn)；若在彎曲軌跡上移動(dòng)，控制云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)角度配合機(jī)器人直線移動(dòng)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。
[0008] 4)通過循跡導(dǎo)航燈在紅外熱像儀上成像大小得知機(jī)器人與下一個(gè)循跡導(dǎo)航燈的 距離dq:
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，包括以下特征： 1) 根據(jù)各待檢設(shè)備位置設(shè)定機(jī)器人的巡檢軌跡； 2) 在巡檢軌跡方向發(fā)生改變處于軌跡兩端延長線上分別安裝循跡導(dǎo)航燈，該循跡導(dǎo)航 燈與巡檢軌跡之間有一個(gè)設(shè)定距離，在巡檢軌跡上按照各待檢設(shè)備的巡檢位置分別設(shè)置定 點(diǎn)，對應(yīng)各定點(diǎn)且與定點(diǎn)相距一定距離的位置分別安裝定位導(dǎo)航燈； 3)若在直線軌跡上移動(dòng)，檢測循跡導(dǎo)航燈在紅外熱像儀上的成像位置，成像位置在中 心，機(jī)器人直行，成像位置在左邊，機(jī)器人移動(dòng)向左轉(zhuǎn)，成像位置在右邊，機(jī)器人移動(dòng)向右 轉(zhuǎn)；若在彎曲軌跡上移動(dòng)，控制云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)角度配合機(jī)器人直線移動(dòng)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)彎； 4)通過循跡導(dǎo)航燈在紅外熱像儀上成像大小得知機(jī)器人與下一個(gè)循跡導(dǎo)航燈的距離 〇〇：
式中R為導(dǎo)航燈實(shí)際半徑，R〇為導(dǎo)航燈成像半徑，P實(shí)驗(yàn)測知的距離比例系數(shù)， 該系數(shù)P是通過多次實(shí)際測量％、R、&計(jì)算出的平均值； 機(jī)器人到下一定點(diǎn)的距離L:
式中d為定位導(dǎo)航燈與巡檢軌跡之間的垂線距離，0為云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)至定位導(dǎo)航燈在 紅外熱像儀中的成像位于中心位置的角度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，其特征在于所述循跡導(dǎo)航 燈和定位導(dǎo)航燈采用圓球形LED高溫?zé)簟?br>3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，其特征在于所述循跡導(dǎo)航 燈工作時(shí)表面的溫度與各定位導(dǎo)航燈工作時(shí)表面的溫度不同，各循跡導(dǎo)航燈之間工作時(shí)表 面的溫度相同，各定位導(dǎo)航燈之間工作時(shí)表面的溫度不同，以代表不同位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，其特征在于所述循跡導(dǎo)航 燈和定位導(dǎo)航燈都在額定電壓下工作，串聯(lián)不同值的電阻，用于方便調(diào)節(jié)導(dǎo)航燈工作時(shí)表 面的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，其特征在于包括如 下步驟： 1) 機(jī)器人位于起點(diǎn)，復(fù)位云臺(tái)至0°，使紅外熱像儀視角方向與小車方向一致； 2) 調(diào)整小車姿態(tài)，使循跡導(dǎo)航燈在紅外熱像儀中的成像位于圖像中心； 3)水平旋轉(zhuǎn)云臺(tái)，使定位導(dǎo)航燈在紅外熱像儀的成像位于圖像中心，根據(jù)云臺(tái)旋轉(zhuǎn)的 角度0計(jì)算出離下一個(gè)定點(diǎn)的距離L:
4)小車沿著巡檢軌跡移動(dòng)，記錄移動(dòng)的軌跡數(shù)，并判斷軌跡為直線軌跡或轉(zhuǎn)彎軌跡； 4.1)在直線軌跡上，云臺(tái)復(fù)位至0°，紅外熱像儀不斷檢測循跡導(dǎo)航燈，如果循跡導(dǎo)航 燈在紅外熱像儀中的成像位于中心，小車不改變方向繼續(xù)移動(dòng)；如果循跡導(dǎo)航燈在紅外熱 像儀中的成像位于左邊，控制器給出小車左轉(zhuǎn)的命令；如果循跡導(dǎo)航燈在紅外熱像儀中的 成像位于右邊邊，控制器給出小車右轉(zhuǎn)的命令； 4. 2)在彎曲軌跡上，云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)，使軌跡另一端延長線上的循跡導(dǎo)航燈位于紅外熱 像儀成像中心，向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，云臺(tái)水平向左回轉(zhuǎn)一個(gè)小角度，機(jī)器人按照直線移動(dòng)方式前 進(jìn)，此時(shí)控制器控制小車右轉(zhuǎn)，循跡導(dǎo)航燈位于紅外熱像儀成像中心后，云臺(tái)繼續(xù)左轉(zhuǎn)相同 角度，機(jī)器人前進(jìn)，直到云臺(tái)水平角度為0°，機(jī)器人完成右轉(zhuǎn)；向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，云臺(tái)水平向右 回轉(zhuǎn)一個(gè)小角度，機(jī)器人前進(jìn)，循跡導(dǎo)航燈位于紅外熱像儀成像中心后，云臺(tái)繼續(xù)回轉(zhuǎn)相同 角度，直到云臺(tái)水平角度為0°，機(jī)器人完成左轉(zhuǎn)，其中回轉(zhuǎn)角度為可調(diào)變量，用于控制機(jī)器 人的轉(zhuǎn)彎半徑； 5) 根據(jù)循跡導(dǎo)航燈成像半徑R，得到小車距離下一個(gè)循跡導(dǎo)航燈的距離％:
已知各定點(diǎn)與各循跡導(dǎo)航燈之間的距離，判斷小車是否到達(dá)某個(gè)定點(diǎn)或到達(dá)方向即將 改變處； 6) 當(dāng)?shù)竭_(dá)所述定點(diǎn)位置時(shí)，機(jī)器人開始巡檢作業(yè)，完成后重復(fù)步驟3、4、5、6、7 ; 7) 當(dāng)小車到達(dá)方向改變處時(shí)，機(jī)器人小車原地旋轉(zhuǎn)，尋找下一個(gè)循跡導(dǎo)航燈，重復(fù)步驟 2、3、4、5、6、7、8、9,直到完成所有軌跡移動(dòng)，小車返回起點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，主要通過檢測循跡導(dǎo)航燈在紅外熱像儀成像的位置，從而確定小車的移動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)循跡的目的；在移動(dòng)過程中要對機(jī)器人定位，主要通過水平旋轉(zhuǎn)云臺(tái)至定位導(dǎo)航燈在紅外熱像儀的成像位于中心，根據(jù)云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)的角度計(jì)算下一定點(diǎn)距離；而小車移動(dòng)距離根據(jù)循跡導(dǎo)航燈在紅外熱像儀的成像大小計(jì)算得出，實(shí)現(xiàn)定位目的。
【IPC分類】G05D1-02
【公開號(hào)】CN104571103
【申請?zhí)枴緾N201410585369
【發(fā)明人】樊紹勝, 賀鐵光, 劉春艷, 周多思, 王暢, 賀亮, 尹自力, 劉堅(jiān), 易篤越
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司湘潭供電分公司, 長沙理工大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年10月28日