[发明专利]一种飞行上下线绝缘子串检测机器人自主落串方法及系统

说明书

本公开提供了一种飞行上下线绝缘子串检测机器人自主落串方法及系统，控制飞行上下线绝缘子串检测机器人飞行至绝缘子串上方位置，利用携带的相机垂直向下采集绝缘子串图像；利用训练好的深度学习神经网络模型，对每片绝缘子在采集图像中的位置进行自动识别；根据得出的绝缘子片识别结果，计算每片绝缘子的中心，拟合出两个绝缘子串的中间线；计算机器人相对绝缘子串的中间线的水平和垂直距离以及角度偏差，实时修正机器人位置和姿态，使机器人运动至两个绝缘子串中间线的正上方，控制机器人垂直降落，实时测定机器人与绝缘子串的高度差，实现自主落串。

技术领域

本公开属于机器人控制技术领域，涉及一种飞行上下线绝缘子串检测机器人自主落串方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

飞行上下线绝缘子串检测机器人是一种带有飞行机构，通过飞控系统能够进行飞行控制并能对架空输电线路绝缘子串进行检测的机器人。机器人检测的前提是要降落在绝缘子串上，由于绝缘子串周围环境较为复杂，且处在高空中，人工控制落串方式可靠性较低，若人员出现操作失误，容易引起安全事故。

而如果要实现自主落串，首要是对绝缘子串进行识别与定位，但据发明人了解，传统的测距等传感器无法对目标进行识别分类、并且感知范围有限。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种飞行上下线绝缘子串检测机器人自主落串方法及系统，本公开通过定位捕捉目标绝缘子串，解算出机器人相对绝缘子中心的水平和垂直距离以及角度偏差，飞控通过相对偏差对机器人位置、朝向进行实时修正，并测算机器人与绝缘子串的距离，实现精准降落。

当然，本公开提到的机器人可以利用无人机飞行原理，具体结构在此不作限定，一般可进行飞行控制与调整的绝缘子串检测机器人，都能够实现本发明公开提到的自主落串。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种飞行上下线绝缘子串检测机器人自主落串方法，包括以下步骤：

控制检测机器人飞行至绝缘子串上方位置，利用携带的相机垂直向下采集绝缘子串图像；

利用训练好的深度学习神经网络模型，，对每片绝缘子在采集图像中的位置进行自动识别；

根据得出的绝缘子片识别结果，计算每片绝缘子的中心，拟合出两个绝缘子串的中间线；

计算机器人相对绝缘子串的中间线的水平和垂直距离以及角度偏差，实时修正机器人位置和姿态，使机器人运动至两个绝缘子串的中间线的正上方，控制机器人垂直降落，实时测定机器人与绝缘子串的高度差，实现自主落串。

作为可选择的实施方式，利用机器人的相机对机器人下方环境进行垂直拍摄，对拍摄的图像利用神经网络提取特征，并用深度学习算法进行目标识别。

作为可选择的实施方式，所述深度学习算法，接收缩放至设定尺寸的图像，采用多尺度特征图进行检测，对特征图上的每一个像素生成若干个不同长宽比的候选框，最后对候选框进行分类回归，得到目标的位置。

作为可选择的实施方式，所述神经网络经过深度学习算法进行训练，在训练时对于训练样本采用单个绝缘子片逐一标记的方式，通过训练好的神经网络模型对图像中的所有绝缘子片进行识别，综合所有绝缘子片的识别结果，精确计算机器人与绝缘子串的相对位置。

作为可选择的实施方式，利用最小二乘算法，拟合出两个绝缘子串的中间线，并得到拟合后的中间线的曲线斜率，依据所述曲线斜率计算机器人偏航角与绝缘子串在相机坐标系中的方向角。

作为可选择的实施方式，根据相机坐标系相对于机器人坐标系的角度，计算得出绝缘子串在机器人坐标系中的方向角，根据此方向角和机器人落串角度的要求，调整飞行绝缘子串检测机器人航向，使机器人处在绝缘子串的正上方。