带电作业机器人引流线穿线控制方法、装置及机器人终端与流程

1.本技术涉及机器人技术领域，尤其涉及一种带电作业机器人引流线穿线控制方法、装置及机器人终端。


背景技术：

2.配电线路在日常检修和维护中，需要电力工作人员开展带电作业。然而，带电作业拥有极高的风险，严重时会引发触电事故。利用机器人代替人进行带电作业，可以提升带电工作的安全性，降低电力工作作业人员的触电概率，避免危险事故的发生。
3.利用机器人安装引流线时，需要一只机械臂先夹住空中的引流线，然后夹持着引流线穿进另一只机械臂上的线夹工具中，完成引流线的穿线工作。但是在实际应用时，时常发生穿线失败的情况，导致现有的带电作业机器人穿引流线工作存在穿线成功率低的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种带电作业机器人引流线穿线控制方法、装置及机器人终端，用于解决现有的带电作业机器人穿引流线工作存在穿线成功率低的技术问题。
5.本技术第一方面提供了一种带电作业机器人引流线穿线控制方法，所述带电作业机器人包括：用于夹持引流线的手爪臂以及用于固定线夹工具的线夹臂，包括：
6.获取引流线的第一状态图像，所述第一状态图像为所述引流线处于被夹持状态且位于穿线预备位置时的图像；
7.根据所述第一状态图像，识别所述引流线的末端位姿信息；
8.根据所述末端位姿信息，结合所述线夹臂与所述引流线末端的相对位置关系，调整所述线夹臂的位姿状态，使得所述线夹工具与所述引流线的末端对齐；
9.按照穿线路径，控制所述线夹臂执行引流线穿线动作。
10.优选地，所述线夹臂与所述引流线末端的相对位置关系的获得过程具体包括：
11.根据所述末端位姿信息与线夹臂位姿信息，利用齐次坐标变换算法进行运算，确定所述线夹臂与所述引流线末端的相对位置关系，其中，所述线夹臂位姿信息为所述线夹臂在第一臂基坐标系下的位姿信息，所述第一臂基坐标系为以所述线夹臂的臂基为原点的坐标系。
12.优选地，还包括：
13.获取引流线的第二状态图像，所述第二状态图像为所述引流线处于未夹持状态时的图像；
14.根据所述第二状态图像，识别所述引流线中的夹取点，以及所述引流线的夹取点位姿信息；
15.根据所述夹取点位姿信息，结合所述手爪臂与所述夹取点的相对位置关系，控制所述手爪臂夹取所述引流线。
16.优选地，所述手爪臂与所述夹取点的相对位置关系的获得过程具体包括：
17.根据所述夹取点位姿信息与手爪臂位姿信息，利用齐次坐标变换算法进行运算，确定所述手爪臂与所述引流线夹取点的相对位置关系，其中，所述手爪臂位姿信息为所述手爪臂在第二臂基坐标系下的位姿信息，所述第二臂基坐标系为以所述手爪臂的臂基为原点的坐标系。
18.本技术第二方面提供了一种带电作业机器人引流线穿线控制装置，包括：
19.第一图像获取单元，用于获取引流线的第一状态图像，所述第一状态图像为所述引流线处于被夹持状态且位于穿线预备位置时的图像；
20.第一位姿信息识别单元，用于根据所述第一状态图像，识别所述引流线的末端位姿信息；
21.线夹位姿调整单元，用于根据所述末端位姿信息，结合所述线夹臂与所述引流线末端的相对位置关系，调整所述线夹臂的位姿状态，使得所述线夹工具与所述引流线的末端对齐；
22.穿线动作控制单元，用于按照穿线路径，控制所述线夹臂执行引流线穿线动作。
23.优选地，还包括：
24.第二图像获取单元，用于获取引流线的第二状态图像，所述第二状态图像为所述引流线处于未夹持状态时的图像；
25.第二位姿信息识别单元，用于根据所述第二状态图像，识别所述引流线中的夹取点，以及所述引流线的夹取点位姿信息；
26.引流线夹取控制单元，用于根据所述夹取点位姿信息，结合所述手爪臂与所述夹取点的相对位置关系，控制所述手爪臂夹取所述引流线。
27.本技术第三方面提供了一种带电作业机器人终端，包括：如本技术第二方面提供的带电作业机器人引流线穿线控制装置、用于夹持引流线的手爪臂、用于固定线夹工具的线夹臂以及用于采集第一状态图像和第二状态图像的图像采集设备。
28.优选地，所述图像采集设备具体包括：第一采集模组和第二采集模组；
29.所述第一相机模组用于采集所述第一状态图像；
30.所述第二相机模组用于采集所述第二状态图像。
31.优选地，所述第一采集模组设置在所述线夹臂的前端。
32.优选地，所述第二采集模组设置在所述手爪臂的前端。
33.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：
34.本技术通过获取穿线前的状态图像，从状态图像中识别引流线末端的位姿信息，以引流线末端的位姿为标准，通过调整线夹臂的位姿调整线夹工具与引流线末端的对齐，并让装有线夹工具的线夹臂主动完成穿线动作，避免手爪臂活动导致引流线位姿偏移的情况发生，从而提高穿线成功率。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其它的附图。
36.图1为本技术提供的一种带电作业机器人引流线穿线控制方法的一个实施例的流程示意图。
37.图2为基于本技术提供的一种带电作业机器人引流线穿线控制方法进行引流线穿线的完整过程示意图。
38.图3为本技术提供的一种带电作业机器人引流线穿线控制方法的第二个实施例的流程示意图。
39.图4为本技术提供的一种带电作业机器人引流线穿线控制装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
40.在实际应用时，时常发生穿线失败的情况，申请人通过研究发现，导致穿线失败的原因是当夹爪抓住引流线之后，受到手爪夹持点与夹持力的影响，引流线的形态发生了变化，再加上手爪臂夹持引流线运动时，也会导致引流线的姿态发生变化，最终导致引流线穿线失败的情况发生。
41.有鉴于此，本技术实施例提供了一种带电作业机器人引流线穿线控制方法、装置及机器人终端，用于解决现有的带电作业机器人穿引流线工作存在穿线成功率低的技术问题。
42.为使得本技术的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
43.本技术提供的第一个实施例主要涉及一种带电作业机器人终端，包括：
44.带电作业机器人引流线穿线控制装置，可以理解为是带电作业机器人的控制模块，可以按照本技术提供的控制方法控制带电作业机器人的部件，实现本技术提供的带电作业机器人引流线穿线控制方法的步骤流程；
45.手爪臂，即装有手爪工具，用于夹持引流线的机械臂；
46.线夹臂，即用于固定线夹工具的机械臂；
47.图像采集设备，用于采集本技术带电作业机器人引流线穿线控制方法中提及的第一状态图像和第二状态图像。
48.进一步地，图像采集设备具体包括：第一采集模组和第二采集模组；
49.第一相机模组用于采集第一状态图像；
50.第二相机模组用于采集第二状态图像。
51.第一采集模组设置在线夹臂的前端。
52.第二采集模组设置在手爪臂的前端。
53.左臂末端相机在左臂基坐标下的齐次坐标转换表示：右臂末端相机在右臂基坐标下的齐次坐标转换表示：自主运动的路径保存在预设的动作轨迹库中，路径目标
点信息保存在数据库中。
54.请参阅图1，本技术第二个实施例提供的一种带电作业机器人引流线穿线控制方法，包括：
55.步骤101、获取引流线的第一状态图像，第一状态图像为引流线处于被夹持状态且位于穿线预备位置时的图像。
56.在手爪臂将引流线夹取到预设的穿线预备位置后，获取引流线此时的状态图像，即引流线位于该穿线预备位置且处于手爪工具夹持状态时的图像，此图像可以通过带电作业机器人中的图像采集设备采集得到。
57.步骤102、根据第一状态图像，识别引流线的末端位姿信息。
58.根据获取到的第一状态图像，通过图像位姿识别的算法，识别该引流线的末端端点的位姿信息，可以理解的是，此步骤与步骤101共同对应图2中的第二次识别引流线阶段。
59.步骤103、根据末端位姿信息，结合线夹臂与引流线末端的相对位置关系，调整线夹臂的位姿状态，使得线夹工具与引流线的末端对齐。
60.步骤104、按照穿线路径，控制线夹臂执行引流线穿线动作。
61.本实施例步骤103和步骤104对应图2中的穿引流线阶段，根据该引流线的末端位姿信息，结合线夹臂与引流线末端的相对位置关系，对线夹臂的位姿状态进行调整，从而调整线夹工具与引流线的末端的相对位置，使其两者对齐，再按照穿线路径，控制线夹臂执行引流线穿线动作，即让装有线夹工具的机械臂向引流线移动，使得引流线顺利进入线夹工具中，遥控操作夹紧线夹，完成穿线作业。
62.以上为本技术提供的一种带电作业机器人引流线穿线控制方法的一个实施例的详细说明，本技术通过获取穿线前的状态图像，从状态图像中识别引流线末端的位姿信息，以引流线末端的位姿为标准，通过调整线夹臂的位姿调整线夹工具与引流线末端的对齐，并让装有线夹工具的线夹臂主动完成穿线动作，避免手爪臂活动导致引流线位姿偏移的情况发生，从而提高穿线成功率，解决了现有的带电作业机器人穿引流线工作存在穿线成功率低的技术问题。
63.在下面的内容里，本技术在上述实施例内容的基础上，进一步提供了一种带电作业机器人引流线穿线控制方法的第二个实施例的详细说明。
64.请参阅图3，本技术第三个实施例提供的一种带电作业机器人引流线穿线控制方法，包括：
65.进一步地，上一个实施例中提及的线夹臂与引流线末端的相对位置关系，其获得过程具体包括：
66.根据末端位姿信息与线夹臂位姿信息，利用齐次坐标变换算法进行运算，确定线夹臂与引流线末端的相对位置关系，其中，线夹臂位姿信息为线夹臂在第一臂基坐标系下的位姿信息，第一臂基坐标系为以线夹臂的臂基为原点的坐标系。
67.需要说明的是，线夹臂自主运动到识别引流线末端位置处，该位置保证线夹臂末端相机能够识别到引流线末端的位姿，进行引流线末端位姿识别，得到末端点在相机下的齐次坐标转换：得到末端点在线夹臂基坐标下的齐次变换矩阵为：可得到线夹臂与引流线末端的相对位置关系。
68.线夹臂根据识别的引流线末端位姿，自主调整姿态沿着路径库中的路径进行穿线
作业，
69.进一步地，步骤101之前还可以进一步包括：
70.步骤1001、获取引流线的第二状态图像，第二状态图像为引流线处于未夹持状态时的图像。
71.步骤1002、根据第二状态图像，识别引流线中的夹取点，以及引流线的夹取点位姿信息。
72.步骤1003、根据夹取点位姿信息，结合手爪臂与夹取点的相对位置关系，控制手爪臂夹取引流线。
73.其中，步骤1003中提及的手爪臂与夹取点的相对位置关系，其获得过程具体包括：
74.根据夹取点位姿信息与手爪臂位姿信息，利用齐次坐标变换算法进行运算，确定手爪臂与引流线夹取点的相对位置关系，其中，手爪臂位姿信息为手爪臂在第二臂基坐标系下的位姿信息，第二臂基坐标系为以手爪臂的臂基为原点的坐标系。
75.需要说明的是，本实施例的步骤1001至步骤1003夹取引流线的过程，具体对应图2中的第一次识别引流线的阶段以及手爪臂抓取引流线的阶段。
76.手爪臂自主运动到识别引流线位置处，机械臂所在位置保证引流线在手爪臂双目相机视野范围内，然后进行引流线识别，识别结果发送到控制模块；
77.通过控制模块，确定夹取引流线的位置，具体可以是人工选取确定，也可以是机器识别确定，得到选取的夹取点在相机下的齐次坐标转换：由此得到抓取点在手爪臂基坐标下的齐次坐标转换表示：可得到手爪臂与夹取点的相对位置关系。
78.根据夹取点的位姿，调整手爪臂姿态，手爪臂运动到夹取点，遥控操作夹爪夹取引流线，夹取引流线之后，手爪臂沿着运动路径库中设置的路径运动到预先设置的穿线预备位置处，以便触发后续步骤101等步骤流程。
79.此外，本技术实施例还提供了与图2对应的引流线穿线的完整过程示例，以便更好地了解本技术的引流线穿线控制方法与引流线穿线整体过程的关系具体如下：
80.作业开始后，调整绝缘斗臂车到相应的作业位置；
81.调整两个机械臂的位置，左线夹臂分别自主运动到准备位置，该准备位置为提前示教好的点，保存在数据库中；
82.线夹臂自主运动到线夹处，遥控操作线夹工具完成线夹的安装，安装完毕后，线夹臂回到准备位置；
83.手爪臂自主运动到识别引流线位置处，机械臂所在位置保证引流线在手爪臂双目相机视野范围内，然后进行引流线识别，识别结果发送到控制中心；
84.通过控制中心界面操作，人工选择夹取引流线的位置，得到夹取点在相机下的齐次坐标转换：由此得到抓取点在手爪臂基坐标下的齐次坐标转换表示：
85.根据夹取点的位姿，调整手爪臂姿态，手爪臂运动到夹取点，遥控操作夹爪夹取引流线；
86.夹取引流线之后，手爪臂沿着运动路径库中设置的路径运动到预先设置的位置处；鉴于引流线一端固定在高压线架上，因此夹持引流线的手爪臂运动受到限制，手爪臂运动范围不宜过大；
87.线夹臂自主运动到识别引流线末端位置处，该位置保证线夹臂末端相机能够识别到引流线末端的位姿，进行引流线末端位姿识别，得到末端点在相机下的齐次坐标转换：得到末端点在线夹臂基坐标下的齐次变换矩阵为：识别结果发送到控制中心；
88.线夹臂根据识别的引流线末端位姿，自主调整姿态沿着路径库中的路径进行穿线作业，让引流线顺利进入线夹工具中，遥控操作夹紧线夹，完成穿线作业。
89.此外，请参阅图4，本技术第四个实施例还提供了一种带电作业机器人引流线穿线控制装置，包括：
90.第一图像获取单元201，用于获取引流线的第一状态图像，第一状态图像为引流线处于被夹持状态且位于穿线预备位置时的图像；
91.第一位姿信息识别单元202，用于根据第一状态图像，识别引流线的末端位姿信息；
92.线夹位姿调整单元203，用于根据末端位姿信息，结合线夹臂与引流线末端的相对位置关系，调整线夹臂的位姿状态，使得线夹工具与引流线的末端对齐；
93.穿线动作控制单元204，用于按照穿线路径，控制线夹臂执行引流线穿线动作。
94.优选地，还包括：
95.第二图像获取单元2001，用于获取引流线的第二状态图像，第二状态图像为引流线处于未夹持状态时的图像；
96.第二位姿信息识别单元2002，用于根据第二状态图像，识别引流线中的夹取点，以及引流线的夹取点位姿信息；
97.引流线夹取控制单元2003，用于根据夹取点位姿信息，结合手爪臂与夹取点的相对位置关系，控制手爪臂夹取引流线。
98.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的终端，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
99.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
100.本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
101.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个
网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
102.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
103.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
104.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。