一种GIS室内多自由度挂轨式巡检机器人及其应用方法与流程

一种gis室内多自由度挂轨式巡检机器人及其应用方法
技术领域
1.本发明属于电力巡检机器人技术领域，特别是涉及一种gis室内多自由度 挂轨式巡检机器人及其应用方法。


背景技术：

2.gis(gas insulated substation)气体绝缘变电站中，大部分的电气设备 都是被直接或间接密封在金属管道和套管所组成的管道树中，故受外界因素影 响较小，具有较高的可靠性。但是巡检工作仍是十分重要，需要对其控制屏信 号、密度继电器指示、sa(避雷器)泄露电流指示和动作次数、cb机构液压油 位、断路器机构启动次数、外观以及是否有异常声响等进行定时巡检。而人工 巡检过程中却存在着劳动强度大、时效性不足、专业要求高、巡检效率低等问 题，在时间、空间上都有容易产生较大的工作盲区，难以满足全方位全时间巡 检的需求。近年来，机器人技术以及人工智能技术已经得到了极大的发展，采 用智能机器人技术对变电站室内设备进行巡检维护能有效解决维护人员的实际 困难，并且结合大数据在云端对变电站室内设备的相关参数进行分析、预警， 使维护工作变得更加高效、简便、科学。因而变电站巡检工作的远程化、无人 化、智能化发展与应用已是大势所趋。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种gis室内多自由度挂轨式巡检机器人及巡检方 法，对变电站室内设备进行日常巡检并对其运维数据进行采集分析，便于及时 发现设备异常状况并对其进行预诊断，减少人工成本并且有助于变电站巡检工 作实现远程化、集约化、智能化发展。
4.本发明提供的这种gis室内多自由度挂轨式巡检机器人，包括轨道模块、 横移模块、升降模块、执行监测模块和智能控制模块；轨道模块包括纵向轨道、 横向轨道和行走轮组件，两根纵向轨道沿gis室的纵向平行布置，端部固定于 墙壁上，横向轨道的上侧端部对称连接有行走轮组件，横向轨道通过行走轮组 件挂接于纵向轨道上，使横向轨道可在纵向轨道之间往复移动；横移模块包括 基座、行走轮组、横移架和横移驱动装置，基座上端通过行走轮组挂接于横向 轨道上，横移架平行布置于基座的一侧，横移驱动装置固定于基座和横移架之 间；升降模块包括升降杆和升降驱动装置，升降杆滑动连接于横移架上，升降 驱动装置固定于横移架上；执行监测模块包括机械臂和其末端搭载的执行工具， 机械臂固定于升降杆的下端；智能控制模块包括位姿调控单元。
5.上述机器人的一种实施方式中，所述纵向轨道和横向轨道均采用工字钢制 作；所述横向轨道两端的行走轮组件包括u形架和其侧臂两侧对称连接的多组 行走轮，两侧的行走轮分别以所述纵向轨道的下翼板上表面作为行走面。
6.上述机器人的一种实施方式中，所述基座包括矩形箱体，其长度方向两侧 板的上端分别有伸出段，两侧伸出段对称连接有多组行走轮，两侧的行走轮分 别以所述横向轨道的下翼板作为行走面。
7.上述机器人的一种实施方式中，所述横移架为矩形板架，平行布置于所述 基座的长度方向外侧；所述横移驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮、横向齿条、 横向滑轨和横向滑块，横向滑轨有两根，上下平行固定于所述基座的长度方向 侧板上，横向滑块连接于横向滑轨上，驱动电机垂直于固定于基座上，对应两 横向滑轨之间的中心位置处，驱动齿轮连接于驱动电机的输出轴上，横向齿条 平行于横向滑轨布置，固定于所述横移架的内侧板上，与驱动齿轮啮合，横向 滑块与横移架的内侧板连接固定。
8.上述机器人的一种实施方式中，所述横移架的内侧板内表面设置有带导向 槽的导向块，所述升降杆的内侧设置有竖向滑轨，竖向滑轨从导向块的导向槽 中穿过。
9.上述机器人的一种实施方式中，所述升降驱动装置包括驱动电机、驱动齿 轮和竖向齿条，竖向齿条固定于所述升降杆上对应所述竖向滑轨之间，驱动电 机固定于所述横移架上，其输出轴连接的驱动齿轮与竖向齿条啮合。
10.上述机器人的一种实施方式中，所述升降杆和横移架之间设置有防坠机构， 防坠机构包括棘轮、防坠齿轮和双齿键，棘轮的轮轴穿过所述横移架的内侧板 后连接防坠齿轮，防坠齿轮与所述竖向齿条啮合，双齿键固定于横移架内侧板 上对应棘轮的一侧。
11.上述机器人的一种实施方式中，所述机械臂为六自由度臂，其末端搭载的 执行工具包括高清摄像头、除尘装置和传感器。
12.本发明提供的这种上述机器人通过位姿调控单元调整位姿的方法，包括以 下步骤：
13.(1)机械臂按照巡检流程抵达巡检点位后，按任务栏顺序确定目标设备， 位姿调控单元开始工作；
14.(2)基于室内固定位置的仪表设备的空间信息进行粗定位，升降杆下降， 机械臂伸展，高清摄像头抵达目标仪表盘附近，使得仪表盘进入高清摄像头的 视野范围内；
15.(3)通过图像处理提取仪表盘边缘特征，得到椭圆形或者矩形的图像边缘 特征形状，高清摄像头运动至正对仪表盘10-20cm位置，调整机械臂位姿，使 得图形的中心与高清摄像头中心点重合，所提取特征图形的中心线应与高清摄 像头中心线重合；
16.(4)当摄像头距离仪表盘10-20cm时，其长轴长度与摄像头视野范围之比 的范围应在43.3％至86.5％之间，若长轴长度与摄像头视野范围之比大于此范围， 应调整位姿使得高清摄像头后退，若小于此范围，则向前推进机械臂末端，使 得高清摄像头靠近仪表，得到清晰的成像；
17.(5)对此时成像提取其图像特征，若提取图形为矩形，此时摄像头成像角 度为垂直于仪表正面，调整机械臂往矩形长边中垂线方向旋转，使其提取图形 变为椭圆形，进入下一步骤；
18.(6)若提取图形为椭圆，以计算机分析得到其椭圆长轴长度为2a，短轴长 度为2b，两焦点距离为2c取其离心率或
19.(7)若离心率0.5《e《1时，则机械臂执行末端以椭圆中点为圆心向椭圆长 轴中垂线方向旋转，移向仪表正面，速度为v；
20.(8)若离心率0.2《e≤0.5时，将机械臂执行末端移动速度变为v/2；
21.(9)若离心率e≤0.2时，将机械臂执行末端移动速度变为v/4，直至e＝0 时停止，
此时成像提取的图像特征为圆形，高清摄像头成功正对仪表正面，其 镜头平面与仪表刻度面相互平行；
22.(10)控制执行末端沿着垂直于高清摄像头镜头与仪表平面的中心垂线移 动，将镜头平面与与仪表刻度面的距离调整为10-20cm；
23.(11)高清摄像头拍照上传本地服务器对图像进行处理，边缘提取刻度圆 及指针，识别结果得到仪表数据；
24.(12)位姿调控单元重复(2)-(11)，采集该点位各目标设备仪表数据。
25.本发明提供的上述机器人的巡检方法，包括以下按步骤：
26.(1)巡检机器人接受后台任务或远程指令；
27.(2)巡检机器人运行到指定巡检点位
28.(2.1)巡检点位在横向轨道行程内，机器人直接运行至对应监测点位；
29.(2.2)巡检点位超出横向轨道行程，机器人运动到横向轨道行程末端后利 用横移装置延长横向行程，抵达靠近墙壁的相关仪表的监测点位；
30.(3)巡检机器人按照巡检流程抵达巡检点位后，智能运维平台自主安排该 巡检点位各仪表设备的巡检顺序，升降杆下降，位姿调控单元开始工作；
31.(4)位姿调控单元控制末端执行机构按任务栏顺序读取该点位各仪表设备 数据；
32.(5)该点位所有数据采集完毕后，机器人将数据传输到本地服务器，智能 运维平台进行预处理，将其与数据库进行对比分析；监测设备采集的数据包传 至本地数据库，通过分析计算所采集数据相对于库内模板数据的波动幅度与峰 值差，从而得一个异常值α；
33.(6)监测数据异常值α在阈值β内，设备运行正常，数据保存于本地服务 器以备远程查询，进入步骤(16)；
34.(7)监测数据异常值超过阈值β，按异常等级发送警报；
35.(8)若无运维人员发布指令，进入单机模式；
36.(9)智能运维管理平台重新规划巡检任务流程，将故障排查任务添加到当 前任务列表中；
37.(10)巡检机器人采集疑似故障问题点位的监测数据，数据保存于本地服 务器外同时发送至远程智能运维平台，为技术人员进一步故障排查、检修提供 详细数据支撑；
38.(11)若有技术人员发布指令，进入人机协作模式；
39.(12)技术人员前往现场进行维护、故障排查，通过手持设备发送指令控 制机器人协助收集高处、危险处的设备运行数据，并根据在线数据库给出推荐 方案，指引技术人员前往异常值较高点位进行维护；
40.(13)遭遇数据库中未有的疑难问题时，由相关专家进行远程会诊，远程 下达指令控制机器人进一步收集指定监测数据，分析故障原因、确定故障点， 确定维护方案；
41.(14)按照解决方案，协助指引技术人员进行维护工作；
42.(15)异常解决后，按照原设计划继续巡检任务；
43.(16)重复步骤(2)-(15)，控制机器人按任务栏顺序到下一巡检点位进 行工作，直到此次巡检任务列表清空，返回待机区等待指令。
44.与现有技术相比，本发明具有以下优势：
45.本发明可通过轨道模块改变水平面的纵向和横向位置，还可通过横移模块 延长
横向行程，实现对接近墙壁的部分仪表盘的巡检工，通过升降模块改变上 下位置，通过智能控制模块的位姿调控单元，通过固定于升降模块下端的执行 监测模块监控各个位置的表盘及电气参数；智能控制模块根据预设的巡检任务 定时控制机器人进行巡检，并将采集到的数据与服务器数据库进行交互，辅助 人工进一步完成巡检工作。控制模块的位姿调控单元调整机械臂末端的执行工 具，使得摄像头能以合适的角度与距离提取图像，从而准确读出仪表数据。由 机器人对变电站室内设备进行日常巡检并对其运维数据进行采集分析，便于及 时发现设备异常状况并对其进行预诊断，减少人工成本。其基于人工智能技术 的智能运维平台与远程管理平台能有效提高gis变电站运维工作的质量与效率， 有助于变电站巡检工作实现远程化、集约化、智能化发展。
附图说明
46.图1为本发明一个实施例的轴侧结构示意图。
47.图2为图1去掉轨道模块后的轴侧放大结构示意图。
48.图3为图2去掉基座后的轴侧结构示意图。
49.图4为图3另一个方位的轴侧结构示意图。
50.图5为图3再一个方位的轴侧结构示意图。
51.图6为图5横移架只示出内侧板后的轴侧结构示意图。
52.图7为本实施例执行监测模块的轴侧结构示意图。
53.图8为gis变电站室内布局立示意图。
54.图9a至图9c为本实施例中巡检点位、巡检范围示意图。
55.图10a至图10f为本实施例中位姿调控单元的工作过程示意图。
具体实施方式
56.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述。
57.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“中心点”、
ꢀ“
中心线”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位 或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的 装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为 对本发明的限制。
58.结合图1至图7可以看出，本实施例公开的这种gis室内多自由度挂轨式 巡检机器人，包括轨道模块1、横移模块2、升降模块3、执行检测模块4和智 能控制模块。
59.轨道模块1包括纵向轨道11、横向轨道12和行走轮组件13，纵向轨道11 和横向轨道12均采用工字钢制作，两根纵向轨道11沿gis室的纵向平行布置， 端部固定于墙壁上，横向轨道12的上侧端部对称连接有行走轮组件13，横向轨 道12通过行走轮组件13挂接于纵向轨道11上，行走轮组件13包括u形架和 其侧臂两侧对称连接的多组行走轮，两侧的行走轮分别以纵向轨道11的下翼板 上表面作为行走面，使横向轨道12可在纵向轨道11之间往复移动。
60.横移模块2包括基座21、行走轮组22、横移架23和横移驱动装置。基座 21上端通过
行走轮组挂接于横向轨道12上，横移架23平行布置于基座21的一 侧，横移驱动装置固定于基座21和横移架23之间。
61.基座21包括矩形箱体，其长度方向两侧板的上端分别有伸出段，两侧伸出 段对称连接有多组行走轮组22，两侧的行走轮组分别以横向轨道12的下翼板作 为行走面。
62.横移架23为矩形板架，平行布置于基座21的长度方向外侧。
63.横移驱动装置包括驱动电机24、驱动齿轮25、横向齿条26、横向滑轨27 和横向滑块28。
64.横向滑轨27有两根，上下平行固定于基座21的长度方向侧板上，横向滑 块28连接于横向滑轨27上，驱动电机24垂直于固定于基座21上对应两横向 滑轨21之间的中心位置处，驱动齿轮25连接于驱动电机24的输出轴上，横向 齿条26平行于横向滑轨27布置，固定于横移架23的内侧板上，与驱动齿轮25 啮合，横向滑块28与横移架23的内侧板连接固定。
65.升降模块3包括升降杆31和升降驱动装置，升降杆31滑动连接于横移架 23上，升降驱动装置固定于横移架23上。
66.横移架23的内侧板内表面设置有带导向槽的导向块29，升降杆31的内侧 设置有竖向滑轨32，竖向滑轨32从导向块29的导向槽中穿过。
67.升降驱动装置包括驱动电机33、驱动齿轮34和竖向齿条35，竖向齿条35 固定于升降杆31上对应两竖向滑轨32之间，驱动电机33固定于横移架23上， 其输出轴连接的驱动齿轮34与竖向齿条35啮合。
68.升降杆31和横移架23之间设置有防坠机构，防坠机构包括棘轮36、防坠 齿轮37和双齿键38，棘轮36的轮轴穿过横移架23的内侧板后连接防坠齿轮37，防坠齿轮37与竖向齿条35啮合，双齿键38固定于横移架23内侧板上对 应棘轮的一侧。
69.防坠机构利用差速原理，在升降杆31正常升降时，棘轮36正常旋转，而 在升降杆发生坠落时，双止键38使棘轮停止旋转，使防坠齿轮37停止旋转卡 住升降杆31上的竖向齿条35防止升降杆坠落。
70.横移模块2和升降模块3组成机器人的本体结构，其工作原理如下：
71.横移模块3的设置目的为延长横向轨道的行程。由于gis室内墙壁处有许 多框架柱，故横向轨道的设置长度有限，无法直接延伸至墙壁，机器人本体难 以整体运动到临墙巡检位置，通过增设横移模块增长横向轨道行程，从而实现 对接近墙壁的部分仪表盘的巡检工作。
72.横移模块3的横移工作原理为：基座连接的行走轮组在横向轨道上行走至 接近纵向回到后停止工作。横移驱动装置的驱动电机工作，使驱动齿轮驱动横 向齿条移动，横移架随横向齿条移动的同时通过横向滑轨导向，以保证横移架 延长行程段的稳定横移。
73.升降模块3固定于横移模块2上，其升降杆31通过升降驱动装置实现升降， 升降杆升降时通过横移架23上的导向块29导向，以保证其稳定升降。
74.升降杆31的纵向位置改变通过横向轨道12在纵向轨道11上的行走实现， 横向位置改变通过基座21上端的行走轮组沿横向轨道的行走及横移驱动装置实 现，其竖向位置改变通过升降驱动装置实现，使升降杆的空间位置能灵活改变， 以适应巡检要求。
75.执行监测模块4包括机械臂41和其末端搭载的执行工具，机械臂41固定 于升降杆的下端。执行工具包括高清摄像头42、除尘装置43和传感器总成44。
76.机械臂41为六自由度臂，可灵活调整位姿，使其搭载的执行工具能满足使 用功能。
77.除尘装置、红外高清摄像头和传感器总成安装于六自由度机械臂的末端， 扩大了工作空间，便于通过调整六自由度机械臂位姿来完成数据采集、仪表清 洁等功能。
78.智能控制模块的整体架构分为三层体系:执行层、通讯层和管理层。
79.执行层主要包括机器人本体、位姿调控单元及其他辅助类设施等组成，实 现智能巡检机器人数据采集、仪表清洁等功能；通讯层，主要由网络通讯设备 组成，采用无线通讯模式，通过现场搭建自主局域网，实现巡检区域的网络覆 盖，实现在巡检区域内的数据的实时传输；管理层，含盖本地服务器、智能运 维管理平台，主要实现数据分析、故障排查、任务编排、人机协作以及远程会 诊等功能。
80.通讯层中的无线通讯网络由每200米一个ap进行全向覆盖，覆盖整个gis 变电站，其无线网络方案为5.8g网络，采用私有协议进行控制，单独供机器人 传输信息。机器人内置支持移动切换无线接入装置，并配置外置全向双频天线， 与配电房接入点进行覆盖移动切换传输。进行双无线连接线路，切换的时候只 是其中一条无线连接切换，另外一条无线连接正常，以保证客户端在移动传输 视频及相关数据的稳定性。
81.管理层包括本地服务器、智能运维管理平台。执行层得到得巡检数据通过 通讯层上传至智能运维管理平台，平台将所采集的数据与数据库进行对比分析， 对gis变电站室内运行状态进行预诊断，设备状态异常时进行示警，同时自主 调整巡检策略以进一步开展故障排查，可通过单机模式或人工协作模式来处理 设备异常情况。
82.执行层中机器人本体的控制部分包括主控箱、io设备、通讯盒、位姿调控 单元。通讯盒将管理层的指令传入主控板，从而控制io设备，使巡检机器人按 指定流程进行巡检工作，并将采集的数据传输回管理层中；主控箱与通讯盒安 装在升降基座及升降杆中，其电气线路沿升降杆内部与下方机械臂、末端执行 装置相连；位姿调控单元用于将摄像头与传感器准确移动到正对仪表盘10-20cm 位置，对gis变电站中圆形刻度仪表盘准确读数，若摄像头无法在合适的距离 正视仪表盘，则易而产生读数误差。
83.机械臂41固定于升降杆的下端，通过轨道模块、横移模块及升降模块将机 器人移动到指定巡检点位，智能控制模块中位姿调控单元根据现场情况调整六 自由度机械臂位姿从而完成数据采集、仪表清洁等功能。数据采集功能由高清 摄像头与传感器总成实现，摄像机为高清红外摄像头，黑暗环境也可高清成像； 传感器总成包括红外传感器、sf6检测传感器、温湿度传感器、声音传感器等， 除尘装置为电动清洁刷头，当仪表盘表面存在污渍，无法清晰成像时，通过刷 头先行清洁再进行读数。
84.如图8所示，gis室内墙壁处有许多框架柱，故横向轨道的设置长度有限， 无法直接延申至墙壁，机器人难以整体运动到临墙巡检位置，通过增设横移模 块置延长横向行程，从而实现对接近墙壁的部分仪表盘的巡检工作。gis室内每 隔200m设有一个无线ap设备，以达到整个配电房全向覆盖，其中巡检机器人 通讯盒420中内置支持移动切换无线接入装置，并配置外置全向双频天线，与 配电房接入点进行覆盖移动切换传输。进行双无线连接线路，切换的时候只是 其中一条无线连接切换，另外一条无线连接正常，以保证客户端在移动传输视 频及相关数据的稳定性。
85.如图9a所示，在gis变电站室内环境中，以巡检机器人待机区为原点，横 向轨道为
平行于设备方向，室内设备沿纵向轨道横向排列，巡检点位呈网格状 分布；巡检点位设立原则为总数量尽量少，按照实际巡检需要及机械臂工作范 围确定巡检点位；可通过轨道模块、升降模块、机械臂变换及横移模块覆盖尽 可能多的设备仪表，提高巡检效率。如图9b所示，巡检点位可以位于设备间行 廊，通过升降模块与机械臂结合，形成圆柱形工作空间，对两边设备顶部中部、 底部的仪表进行监测；如图9c所示，巡检点位可以位于设备上方，结合行走模 块形成长圆型工作空间，对一列设备前后两面顶部仪表进行监测。
86.具体的，智能控制模块的主控箱和通信盒固定于机器人本体的基座和横移 架内，其内设有主控板、io设备。通讯盒将管理层的指令传入主控箱，从而控 制io设备，使巡检机器人按指定流程进行巡检工作，并将采集的数据传输回管 理层中；主控箱中的电气线路沿升降杆内部与机械臂、末端执行工具连接；位 姿调控单元用于将摄像头与传感器准确移动到正对仪表盘10-20cm位置，对gis 变电站中圆形刻度仪表盘准确读数，若摄像头无法在合适的距离正视仪表盘， 则易而产生读数误差。
87.位姿调控单元工作流程如下：
88.流程1：六自由度机械臂按照巡检流程抵达巡检点位后，按任务栏顺序确定 目标设备，位姿调控单元开始工作。
89.流程2：基于室内固定位置的仪表设备的空间信息进行粗定位，升降杆下落， 六自由度机械臂伸展，摄像头抵达目标仪表盘附近，使得仪表盘进入安装在机 械臂末端上的摄像头视野范围内。
90.流程3：通过图像处理提取仪表盘边缘特征，得到椭圆形或者矩形的图像边 缘特征形状，摄像头应运动到正对仪表盘10-20cm位置；调整机械臂位姿，使 得图形的中心与摄像头中心点重合，所提取特征图形的中心线应与摄像头中心 线重合。
91.流程4：当摄像头距离仪表盘10-20cm时，其长轴长度与摄像头视野范围之 比的范围应在43.3％至86.5％之间，若长轴长度与摄像头视野范围之比大于此范 围，应调整位姿使得摄像头后退，若小于此范围，则向前推进机械臂末端，使 得摄像头靠进仪表，得到清晰的成像。
92.流程5：对此时成像提取其图像特征，若提取图形为矩形，此时摄像头成像 角度为垂直于仪表正面，调整机械臂往矩形长边中垂线方向旋转，使其提取图 形变为椭圆形，进入下一流程。
93.流程6：若提取图形为椭圆，以计算机分析得到其椭圆长轴长度为2a，短轴 长度为2b，两焦点距离为2c取其离心率或
94.流程7：若离心率0.5《e《1时，则机械臂执行末端以椭圆中点为圆心向椭圆 长轴中垂线方向旋转，移向仪表正面，速度为v。
95.流程8：若离心率0.2《e≤0.5时，将机械臂执行末端移动速度变为v/2。
96.流程9：若离心率e≤0.2时，将机械臂执行末端移动速度变为v/4，直至e＝0 时停止，此时成像提取的图像特征为圆形，摄像头成功正对仪表正面，镜头平 面与仪表刻度面相互平行。
97.流程10：控制执行末端沿着垂直于镜头与仪表平面的中心垂线移动，将镜 头平面
与与仪表刻度面的距离调整为10-20cm。
98.流程11：摄像头拍照上传本地服务器对图像进行处理，边缘提取刻度圆及 指针，识别结果得到仪表数据。
99.流程12：位姿调控单元重复流程2-11，采集该点位各目标设备仪表数据。
100.参照图9a至图9c和图10a至图10f所示，本机器人的巡检步骤如下：
101.步骤1：巡检机器人接受后台任务或远程指令，开始巡检任务。
102.步骤2：巡检机器人运行到指定巡检点位
103.a：巡检点位在横向轨道行程内，机器人直接运行至对应监测点位。
104.b：巡检点位超出横向轨道行程，机器人运动到横向轨道行程末端后利用横 移装置延长横向行程，抵达靠近墙壁的相关仪表的监测点位。
105.步骤3：巡检机器人按照巡检流程抵达巡检点位后，智能运维平台自主安排 该巡检点位各仪表设备的巡检顺序，升降杆下落，位姿调控单元开始工作。
106.步骤4：如图10a所示，基于室内固定位置的仪表设备的空间信息进行粗定 位，六自由度机械臂伸展，摄像头抵达目标仪表盘附近，使得仪表盘进入安装 在机械臂末端上的摄像头视野范围内。
107.步骤5：如图10(b)所示，通过图像处理提取仪表盘边缘特征，得到椭圆 形或者矩形的图像边缘特征形状，摄像头应运动到正对仪表盘10-20cm位置； 调整机械臂位姿，使得图形的中心与摄像头中心点重合，所提取特征图形的中 心线应与摄像头中心线重合。
108.步骤6：如图10(c)(d)所示，当摄像头距离仪表盘10-20cm时，其长轴 长度2a与摄像头视野范围h之比的范围应在43.3％至86.5％之间，若长轴长度 与摄像头视野范围之比大于此范围，应调整位姿使得摄像头后退，若小于此范 围，则向前推进机械臂末端，使得摄像头靠进仪表，得到清晰的成像。
109.步骤7：对此时成像提取其图像特征，对其形状进行判断，若提取图形为矩 形，此时摄像头成像角度为垂直于仪表正面，调整机械臂往矩形长边中垂线方 向旋转，直到其提取图形变为椭圆形，进入下一步骤。
110.步骤8：如图10(e)所示，若提取图形为椭圆，以计算机分析得到其椭圆 长轴长度为2a，短轴长度为2b，两焦点距离为2c取其离心率或
111.步骤9：若离心率0.5《e《1时，则机械臂执行末端以椭圆中点为圆心向椭圆 长轴中垂线方向旋转，移向仪表正面，速度为v。
112.步骤10：若离心率0.2《e≤0.5时，将机械臂执行末端移动速度变为v/2。
113.步骤11：若离心率e≤0.2时，将机械臂执行末端移动速度变为v/4，直至e＝0 时停止，此时成像提取的图像特征为圆形，摄像头成功正对仪表正面，镜头平 面与仪表刻度面相互平行。
114.步骤12：控制执行末端沿着垂直于镜头与仪表平面的中心垂线移动，将镜 头平面与与仪表刻度面的距离调整为10-20cm。
115.步骤13：如图10(f)所示，摄像头拍照上传本地服务器对图像进行处理， 边缘提取刻度圆及指针，识别结果得到仪表数据。
116.步骤14：位姿调控单元重复步骤4-13，采集该点位各目标设备仪表数据， 采集完
成后回到步骤2，
117.步骤15：该点位所有数据采集完毕后，巡检机器人将数据传输到本地服务 器，智能运维平台进行预处理，将其与数据库进行对比分析。监测设备采集的 数据包括：设备图像、仪表电气数据、红外温度数据、室内湿度值、sf6浓度等， 将其上传至本地数据库，通过分析计算所采集数据相对于库内模板数据的波动 幅度与峰值差，从而得一个异常值α。
118.步骤16：监测数据异常值α在阈值β内，设备运行正常，数据保存于本地 服务器以备远程查询，进入步骤26。
119.步骤17：监测数据异常值超过阈值β，按异常等级发送警报。
120.步骤18：若无运维人员发布指令，进入单机模式，基于人工智能技术，智 能运维平台根据在线知识库中的解决方案对设备进行故障预测，提高疑似故障 问题点位巡检任务的优先级。
121.步骤19：智能运维管理平台重新规划巡检任务流程，将故障排查任务添加 到当前任务列表中。
122.步骤20：巡检机器人采集疑似故障问题点位的监测数据，数据保存于本地 服务器外同时发送至远程智能运维平台，为技术人员进一步故障排查、检修提 供详细数据支撑。
123.步骤21：若有技术人员发布指令，进入人机协作模式。
124.步骤22：技术人员前往现场进行维护、故障排查，通过手持设备发送指令 控制巡检机器人协助收集高处、危险处的设备运行数据，并根据在线数据库给 出推荐方案，指引技术人员前往异常值较高点位进行维护。
125.步骤23：遭遇数据库中未有的疑难问题时，由相关专家进行远程会诊，远 程下达指令控制机器人进一步收集指定监测数据，分析故障原因、确定故障点， 确定维护方案。
126.步骤24：按照解决方案，协助指引技术人员进行维护工作。
127.步骤25：异常解决后，按照原设计划继续巡检任务。
128.步骤26：重复步骤2-25，控制巡检机器人按任务栏顺序到下一巡检点位进 行工作，直到此次巡检任务列表清空，返回待机区等待指令。
129.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制 本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术 人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。