[发明专利]一种自定位的变电站设备带电水冲洗机器人系统及方法

说明书

本发明公开了一种自定位的变电站设备带电水冲洗机器人系统及方法，用激光传感器采集作业现场绝缘子串的实际位置信息，将该信息作为主要伺服定位数据，利用视觉传感器采集的数据，与激光数据进行融合，作为伺服定位的辅助手段，实现水枪关节的准确伺服定位，同时利用倾斜角传感器实时检测机器人的倾斜角度，依此角度信息，对伺服定位指令进行修正，驱动水枪运动，瞄准绝缘子串。本发明采用全自动实时监测，能够保证水冲洗机器人在清洗绝缘子串时能够正确根据自身姿态以及与绝缘子串的距离和相对角度进行自定位，进而自调整，实现自动精确冲洗。

技术领域

本发明涉及一种自定位的变电站设备带电水冲洗机器人系统及方法。

背景技术

电力系统中在户外运行的绝缘子长期暴露在大自然中，特别是在工业、沿海和盐碱地区域，受到工业废气、海水或自然界盐碱、粉尘等作用，通常会在绝缘子表面形成一定程度的污秽累积。受污染的绝缘子，在气候干燥的情况，污秽层电阻很大，对电力系统运行危险不大。但是，当遇到雾和阴雨等潮湿气候条件时，绝缘子表面的污秽层被湿润，电导增大，绝缘性能降低，泄漏电流急剧增加，闪络电压大大降低，此时就可能发生污秽闪络。尤其是当绝缘子设计的爬电比距不够或采用的绝缘子不能满足污秽要求时，污闪就必然出现。由于污闪跳闸后的重合闸成功率很低，绝缘子污闪容易发展成大面积、长时间的恶性停电事故，因此污闪的危害性极大，是影响电网设备安全运行的主要隐患。

但是，现有的变电站设备带电水冲洗机器人均工作在变电站环境内，对于变电站设备区这种半结构化、室外环境下，行驶的道路不一定平稳，如果仍采用现有的单一视觉定位方法，很难消除室外光线对图像识别的影响，同时机器人无法根据自身姿态进行冲洗角度的调整，无法实时、适当的调整水枪的冲洗角度、流量等等，在冲洗时发生偏差，造成冲洗不干净、不彻底以及不精确。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种自定位的变电站设备带电水冲洗机器人系统及方法，本发明能够保证水冲洗机器人在清洗绝缘子串时能够正确根据自身姿态以及与绝缘子串的距离和相对角度进行自定位，进而自调整。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自定位的变电站设备带电水冲洗机器人系统，包括水冲洗机器人本体，所述水冲洗机器人本体上设置激光传感器、倾斜角传感器、视觉传感器和控制器，所述激光传感器和倾斜角传感器安装于水冲洗机器人本体上，视觉传感器安装在水枪后方，利用激光传感器采集作业现场绝缘子串的实际位置信息，控制器将该信息作为主要伺服定位数据，利用视觉传感器采集的数据，与激光数据进行融合，作为伺服定位的辅助手段，实现水枪关节的准确伺服定位，同时利用倾斜角传感器实时检测机器人的倾斜角度，依此角度信息，对伺服定位指令进行修正，驱动水枪运动，瞄准绝缘子串。

所述激光传感器与水枪平行安装。

所述水枪为双关节水枪。

水枪的水平轴和俯仰轴上均安装有角度传感器。

所述水枪安装角度固定，在其扫描角度确定绝缘子串所在区域和水枪冲洗区域，控制器控制水枪在水平方向运动使其冲洗区域与绝缘子串所在区域重合。

对于针对倾斜式绝缘子，激光传感器检测X轴方向和Y轴方向的两个方向的位移值。

一种自定位的变电站水冲洗方法，利用激光传感器采集作业现场绝缘子串的实际位置信息，将该信息作为主要伺服定位数据，利用视觉传感器采集的数据，与激光数据进行融合，作为伺服定位的辅助手段，实现水枪关节的准确伺服定位，同时利用倾斜角传感器实时检测机器人的倾斜角度，依此角度信息，对伺服定位指令进行修正，驱动水枪运动，瞄准绝缘子串。

得到伺服定位指令前先确定绝缘子顶部高度，激光传感器安装位置距地面高度，激光传感器与绝缘支柱间距离，水枪最小冲洗角度以及其最大冲洗角度。