[发明专利]巡检飞行机器人对电力线路的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力线路非接触式检测技术领域，特别涉及一种巡检飞行机器人对电力线路的检测方法。

背景技术

目前飞行式电力线路巡检机器人的研究工作进行得还很少，但在自主微型直升机研究方面做了很多工作。这些自主微型直升机主要应用于军事领域，在民用方面集中在航拍、抢险救灾、地形测绘等行业，但为飞行式电力线路巡检机器人的研究提供了很多关键技术。关于飞行式电力线路巡检机器人的研究工作主要有：①西班牙Politécnica de Madrid大学于2000年开发了基于视觉导航的高压电力线路巡检自主直升机(A Vision-Guided Autonomous Helicopter for Inspection ofHigh-Voltage Power Lines)，采用三维视觉系统控制自主直升机沿着架空电力线飞行，并实现对高压架空电力线路的在线巡检。该自主直升机有两个子系统，分别为直升机在线子系统和地面控制子系统。自主直升机的在线子系统包括传感器、微控制器、摄像机和无线通讯设备，主要用来计算直升机的位置和姿态，提供速度和加速度等信息，并把这些信息传给地面控制子系统和在线微控制器。地面控制系统为在线控制器提供高级命令，利用视觉系统提供的信息生成参考飞行路径提供给直升机在线子系统，再由在线控制器控制直升机飞行，从而实现对电力线路的在线巡检。②英国威尔士大学信息学院于1995年开始研制配电线路巡检飞行机器人(Robot of Inspection Power Line，简称RIPL)。RIPL采用了基于视觉的导航方法，实现了对配电线路的跟踪和自动巡检。RIPL是在以色列ML Aviation公司的鬼怪式无人直升机的基础上开发的，整个系统包括微型直升机、导航系统、巡检系统、地面控制系统、数据通讯系统。该机器人重35公斤，附加了稳定性控制系统以增加抗风干扰的能力。并安装了高分辨率的彩色CCD摄像机，实现基于视觉的导航和基于视觉在线巡检。这两种飞行机器人的巡检与行走式机器人巡检方式相比，具有环境适应能力好，操作方便，巡检效率高等优点，但是仍然存在着许多不足：在路径规划方面，还存在智能化水平较低，对安全性考虑不足，控制精度不够等缺点，具体体现在没有能够综合考虑飞行安全性和飞行距离长短的需要，路径搜索具有随机性，并且搜索结果没有优化，飞行效率较低，也没有考虑到具体的飞行轨迹的生成问题，因此不能很好地避开障碍物，实现高效率的巡检。

发明内容

本发明的目的是提供一种巡检飞行机器人对电力线路的检测方法，其特征在于，以微型直升机为载体，首先建立巡检飞行机器人对电力线路的检测二维仿真模型、其次以数学描述的方法对检测二维仿真模型建立目标函数、约束条件目标函数和规划变量；然后巡检飞行机器人按照检测二维仿真模型设计的规划航迹对电力线路进行巡检。

所述检测二维仿真模型为电力线路7从起点1到目标点2分为n段，每段设置支撑塔3，在线路中途有危险区域4，飞行机器人从起点1出发沿实际航迹5飞行，沿途利用的摄像设备分段对电力线路的进行检测，得到图像信息，在每一段的飞行过程中，飞行机器人要始终保持与地面控制系统的实时通信。

所述对检测二维仿真模型建立目标函数为从起点1到目标点2分为n段，记为(b_i)i＝1.......n，在每一段的飞行过程中，飞行机器人要始终保持与地面控制系统的实时通信，保持较好的飞行姿势，成功地避开各个危险区域4，顺利到达各个间歇点，飞行机器人的巡检目标函数为：

Z=mN+Σi=1n(pLi+qAi+wSi)+QT---(1)]]>