一种配网带电接引线装置及方法与流程

1.本发明涉及电力线路带电作业技术领域，尤其涉及一种配网带电接引线装置及方法。


背景技术：

2.随着信息化的不断发展，电力供应的连续性和可靠性显得尤为重要。带电作业可不停电对电力设备开展测试、检修等工作，避免了因停电检修造成的巨大经济损失，保证了正常供电，满足了居民生活用电需求。
3.由于带电作业需要在高空、高压的条件下进行，对操作人员的技术水平和熟练程度、气候条件、安全防护用具等要求非常严格，且人工带电作业面临着高空坠落、触电等风险。
4.目前带电作业广泛采用绝缘斗臂车中间电位作业方法，地面工作人员驾驶移动作业车，利用机械臂及绝缘斗将作业人员运送至指定做作业点，操作人员手动完成带电作业任务，但这种方法也需要操作人员直接接触导线，存在安全隐患，且作业劳动强度大，自动化程度较低。为了保证作业人员的安全，提高作业效率，使用机器人代替人工进行高空带电作业成为迫切需求。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种配网带电接引线装置及方法，用于解决人工带电作业危险且效率低的问题。
6.本技术提供了一种配网带电接引线装置，包括：激光雷达单元、运动平台和机器人；
7.所述激光雷达单元用于对作业环境进行扫描，得到扫描数据；还用于根据所述扫描数据在空间坐标系内建立作业环境模型；还用于基于所述作业环境模型确定所述机器人的当前位置坐标和目标位置坐标；根据所述机器人的当前位置坐标和所述目标位置坐标规划所述机器人的移动轨迹；
8.所述运动平台用于按照所述移动轨迹将所述机器人运送至目标位置；
9.所述机器人包括深度相机单元、主机械臂和副机械臂；
10.所述深度相机单元用于对作业点的深度位置进行采集，得到深度位置数据；还用于根据所述深度位置数据在空间坐标系内建立作业点环境模型；还用于基于所述作业点环境模型确定所述主机械臂的当前位置坐标和所述副机械臂的当前位置坐标；还用于根据所述主机械臂的当前位置坐标及预设的第一位置坐标确定主机械臂作业轨迹，根据所述副机械臂的当前位置坐标及预设的第二位置坐标确定副机械臂作业轨迹；
11.所述主机械臂和所述副机械臂用于分别按照所述主机械臂作业轨迹和所述副机械臂作业轨迹进行移动并配合完成接引线作业。
12.优选的，所述机器人还包括控制器、主机械爪和副机械爪；
13.所述主机械爪设置在所述主机械臂的末端；
14.所述副机械爪设置在所述副机械臂的末端；
15.所述控制器与所述深度相机单元连接，用于控制所述主机械臂和副机械臂协同工作。
16.优选的，所述深度相机单元还用于根据所述副机械臂的第一当前位置坐标及预设的引线位置坐标规划目标引线拾取轨迹；根据所述副机械臂的第二当前位置坐标及预设的导线位置坐标规划第一目标引线作业轨迹；
17.所述控制器用于控制所述副机械臂按照所述目标引线拾取轨迹移动至目标引线位置，驱动所述副机械爪拾取目标引线；还用于控制所述副机械臂按照所述第一目标引线作业轨迹至目标导线位置，驱动所述副机械爪将所述目标引线搭接在目标导线上。
18.优选的，所述深度相机单元还用于根据所述主机械臂的第一当前位置坐标和所述预设的导线位置坐标规划目标导线移动轨迹；还用于根据主机械臂的第二当前位置坐标和预设的引线安装工具位置坐标规划引线安装工具拾取轨迹；还用于根据主机械臂的第三当前位置坐标和所述预设的导线位置坐标规划第二目标引线作业轨迹；
19.所述控制器还用于控制所述主机械臂按照所述目标导线移动轨迹移动至所述目标导线位置，驱动所述主机械爪对所述目标导线进行剥线；还用于控制所述主机械臂按照所述引线安装工具拾取轨迹移动至引线安装工具位置，驱动所述主机械爪拾取引线安装工具；还用于控制所述主机械臂按照所述第二目标引线作业轨迹移动至所述目标导线位置，驱动所述主机械爪利用所述引线安装工具将所述目标引线固定于所述目标导线上。
20.一种配网带电接引线方法，包括：
21.基于预设的作业环境模型确定机器人当前位置坐标和目标位置坐标，根据所述机器人当前位置坐标及目标位置坐标规划所述机器人的移动轨迹，根据所述移动轨迹将所述机器人运送至所述目标位置；
22.基于预设的作业点环境模型确定主机械臂当前位置坐标和副机械臂当前位置坐标，根据所述主机械臂当前位置坐标及预设的第一位置坐标确定主机械臂作业轨迹，根据所述副机械臂当前位置坐标及预设的第二位置坐标确定副机械臂作业轨迹；
23.通过所述主机械臂和所述副机械臂分别按照所述主机械臂作业轨迹和所述副机械臂作业轨迹进行移动并配合完成接引线作业。
24.优选的，通过对作业环境进行激光雷达扫描，得到扫描数据，根据所述扫描数据在空间坐标系内建立作业环境模型。
25.优选的，通过深度相机对作业点的深度位置进行采集，得到深度位置数据，根据所述深度位置数据在空间坐标系内建立作业点环境模型。
26.优选的，所述通过所述主机械臂和所述副机械臂分别按照所述主机械臂作业轨迹和所述副机械臂作业轨迹进行移动并配合完成接引线作业的步骤包括：
27.通过所述副机械臂按照所述副机械臂作业轨迹将目标引线搭接在目标导线上；
28.通过所述主机械臂按照所述主机械臂作业轨迹利用引线安装工具将所述目标引线固定于所述目标导线上。
29.优选的，所述副机械臂按照所述副机械臂作业轨迹将目标引线搭接在目标导线上具体包括：
30.基于预设的作业点环境模型，根据所述副机械臂的第一当前位置坐标及预设的引线位置坐标规划目标引线拾取轨迹；
31.通过所述副机械臂按照所述目标引线拾取轨迹移动至目标引线位置，驱动所述副机械臂上设置的副机械爪拾取目标引线；
32.基于预设的作业点环境模型，根据所述副机械臂的第二当前位置坐标及预设的导线位置坐标规划第一目标引线作业轨迹；
33.通过所述副机械臂按照所述第一目标引线作业轨迹至目标导线位置，驱动所述副机械臂上设置的副机械爪将所述目标引线搭接在所述目标导线上。
34.优选的，所述通过所述主机械臂按照所述主机械臂作业轨迹利用引线安装工具将所述目标引线固定于目标导线上的步骤具体包括：
35.基于预设的作业点环境模型，根据所述主机械臂的第一当前位置坐标和所述预设的导线位置坐标规划目标导线移动轨迹；
36.通过所述主机械臂按照所述目标导线移动轨迹移动至所述目标导线位置，驱动所述主机械臂上设置的主机械爪对目标导线进行剥线；
37.基于预设的作业点环境模型，根据主机械臂的第二当前位置坐标和预设的引线安装工具位置坐标规划引线安装工具拾取轨迹；
38.通过所述主机械臂按照所述引线安装工具拾取轨迹移动至引线安装工具位置，驱动所述主机械爪拾取引线安装工具；
39.基于预设的作业点环境模型，根据主机械臂的第三当前位置坐标和所述预设的导线位置坐标规划第二目标引线作业轨迹；
40.通过所述主机械臂按照所述第二目标引线作业轨迹移动至所述目标导线位置，驱动所述主机械爪利用所述引线安装工具将所述目标引线固定于所述目标导线上。
41.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明公开的配网带电接引线装置，包括激光雷达单元、运动平台和机器人，激光雷达单元进行粗定位，快速规划机器人的移动轨迹，平台根据所述移动轨迹将所述机器人运送至预设位置后，深度相机单元进行精细定位，准确规划机器人的主机械臂和副机械臂的作业轨迹，主机械臂和副机械臂根据所述作业轨迹配合完成接引线作业；通过设置的激光雷达单元和深度相机单元相互配合，可实现精确快速的接引线，有效解决人工带电作业危险且效率低的问题。
42.本发明还提供了一种配网带电接引线方法与上述装置的有益效果一致，在此不再赘述。
附图说明
43.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发明的一些实施例，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他的附图。
44.图1为本技术实施例提供的配网带电接引线装置的装置结构示意图；
45.图2为本技术实施例提供的机器人结构示意图；
46.图3为本技术实施例提供的配网带电接引线方法的方法流程图；
具体实施方式
47.本发明实施例提供了一种配网带电接引线装置及方法，用于解决人工带电作业危险且效率低的问题。
48.为使得本发明的发明目的、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，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.本技术实施例提供了一种配网带电接引线装置，请参阅图1，接引线装置100具体包括：
50.激光雷达单元101，用于对作业环境进行扫描得到扫描数据，根据扫描数据在空间坐标系内建立作业环境模型；基于作业环境模型，确定机器人当前位置坐标；根据机器人当前位置坐标及机器人预设位置坐标确定机器人的移动轨迹。
51.需要说明的是，激光雷达单元只用于对作业环境进行扫描，目的是快速获取作业环境的环境模型，对作业点进行粗略定位，规划出机器人的移动轨迹。
52.运动平台102，用于根据所述移动轨迹将所述机器人运送至目标位置。
53.需要说明的是，运动平台和机器人有一定的体积，由于配电线路环境复杂，运动平台需要根据移动轨迹将机器人运送到适合机器人停靠的位置，避免后续机器人作业时由于环境影响发生作业故障。
54.机器人103，设置在所述运动平台上，所述机器人包括主机械臂301、副机械臂302和设置在所述主机械臂和所述副机械臂连接处的深度相机单元304。
55.需要说明的是，机器人固定设置在运动平台上，当平台移动时进行作业时，机器人会跟随平台一起移动，机器人的与平台的相对位置不发生变化。
56.深度相机单元用于对作业点的深度位置数据进行采集，根据采集到的深度位置数据在空间坐标系内建立作业点环境模型，基于所述作业点环境模型，确定主机械臂当前位置坐标和副机械臂当前位置坐标，根据所述主机械臂当前位置坐标及预设的第一位置坐标规划主机械臂作业轨迹，根据所述副机械臂当前位置坐标及预设的第二位置坐标规划副机械臂作业轨迹。
57.需要说明的是，由于主机械臂和副机械臂是根据各自的作业轨迹单独工作的，主机械臂的预设位置坐标和副机械臂的预设位置坐标不相同，为便于区分，因此，对主机械臂的预设位置坐标和副机械臂的预设位置坐标进行区分。
58.可以理解的是，深度相机单元是固定设置在主机械臂和副机械臂连接处，深度相机单元只用于对作业点的深度位置数据进行采集，目的建立作业点环境的精确模型，对作业点进行精确定位。
59.所述主机械臂和所述副机械臂用于根据所述主机械臂作业轨迹及所述副机械臂作业轨迹配合完成接引线作业。
60.需要说明的是，当运动平台运动时，机器人的主机械臂和副机械臂保持静止；当机器人的主机械臂和副机械臂根据作业轨迹进行运动时，运动平台保持静止；目的是防止当运动平台和机器人的机械臂同时运动导致定位误差。
61.本实施例中所述的配网带电接引线装置，利用激光雷达单元进行粗定位，快速规划机器人的移动轨迹，平台根据所述移动轨迹将所述机器人运送至预设位置后，再利用深度相机单元进行精细定位，准确规划机器人的主机械臂和副机械臂的作业轨迹，主机械臂和副机械臂根据所述作业轨迹配合完成接引线作业；通过设置的激光雷达单元和深度相机单元相互配合，可实现精确快速的接引线，有效解决人工带电作业危险且效率低的问题。
62.在前述实施例的基础上，本技术实施例对技术方案进行了进一步的说明和优化，请参考图2，图2为本技术实施例提供的机器人结构示意图，具体如下：
63.机器人103还包括控制器303、主机械爪3011和副机械爪3022；
64.所述主机械爪3011设置在所述主机械臂301上；
65.所述副机械爪3022设置在所述副机械臂302上；
66.所述控制器303与所述深度相机单元304通信连接，用于控制所述主机械臂301、主机械爪3011、副机械臂302和副机械爪3022。
67.可以理解的是，控制器从深度相机单元获取主机械臂和副机械臂的作业轨迹，并根据上述作业轨迹控制主机械臂和副机械臂按照作业轨迹移动到指定作业点，由于主机械爪设置在所述主机械臂上、副机械爪设置在所述副机械臂上，主机械爪和副机械爪会跟随主机械臂和副机械臂一起移动，在机械臂移动过程中，机械爪不动作，当到达指定作业点后，控制器进一步控制机械爪进行作业。
68.本技术实施例还提供了一种配网带电接引线方法，所述接引线方法利用前述接引线装置实现，请参考图3所示，该方法包括：
69.步骤s1：基于预设的作业环境模型确定机器人当前位置坐标和目标位置坐标，根据所述机器人当前位置坐标及目标位置坐标规划所述机器人的移动轨迹，根据所述移动轨迹将所述机器人运送至所述目标位置；
70.步骤s2：基于预设的作业点环境模型确定主机械臂当前位置坐标和副机械臂当前位置坐标，根据所述主机械臂当前位置坐标及预设的第一位置坐标确定主机械臂作业轨迹，根据所述副机械臂当前位置坐标及预设的第二位置坐标确定副机械臂作业轨迹；
71.步骤s3：通过所述主机械臂和所述副机械臂分别按照所述主机械臂作业轨迹和所述副机械臂作业轨迹进行移动并配合完成接引线作业。
72.其中，预设的作业环境模型是激光雷达单元通过对作业环境进行扫描，得到扫描数据，根据所述扫描数据在空间坐标系内建立的；预设的作业环境模型是深度相机单元通过对作业环境进行扫描，得到扫描数据，根据所述扫描数据在空间坐标系内建立的。
73.在一个具体的实施例中，步骤s3具体包括：
74.s301：通过所述副机械臂按照所述副机械臂作业轨迹将目标引线搭接在目标导线上；
75.s302：通过所述主机械臂按照所述主机械臂作业轨迹利用引线安装工具将所述目标引线固定于所述目标导线上。
76.其中，步骤s301具体包括：
77.s3011：基于预设的作业点环境模型，根据所述副机械臂的第一当前位置坐标及预设的引线位置坐标规划目标引线拾取轨迹；通过所述副机械臂按照所述目标引线拾取轨迹移动至目标引线位置，驱动所述副机械臂上设置的副机械爪拾取目标引线；
78.s3012：基于预设的作业点环境模型，根据所述副机械臂的第二当前位置坐标及预设的导线位置坐标规划第一目标引线作业轨迹；通过所述副机械臂按照所述第一目标引线作业轨迹至目标导线位置，驱动所述副机械臂上设置的副机械爪将所述目标引线搭接在所述目标导线上。
79.其中，步骤s302具体包括：
80.s3021：基于预设的作业点环境模型，根据所述主机械臂的第一当前位置坐标和所述预设的导线位置坐标规划目标导线移动轨迹；通过所述主机械臂按照所述目标导线移动轨迹移动至所述目标导线位置，驱动所述主机械臂上设置的主机械爪对目标导线进行剥线；
81.s3022：基于预设的作业点环境模型，根据主机械臂的第二当前位置坐标和预设的引线安装工具位置坐标规划引线安装工具拾取轨迹；通过所述主机械臂按照所述引线安装工具拾取轨迹移动至引线安装工具位置，驱动所述主机械爪拾取引线安装工具；
82.s3023：基于预设的作业点环境模型，根据主机械臂的第三当前位置坐标和所述预设的导线位置坐标规划第二目标引线作业轨迹；通过所述主机械臂按照所述第二目标引线作业轨迹移动至所述目标导线位置，驱动所述主机械爪利用所述引线安装工具将所述目标引线固定于所述目标导线上。
83.需要说明的是，为清楚地表述主机械臂和副机械臂各自的工作过程，对上述步骤s301及步骤s302按照主机械臂和副机械臂各自工作的过程的进行区分，进一步，步骤s301中包含的具体步骤s3011、s3012和步骤s302中包含的具体步骤s3021、s3022、s3023也是按照主机械臂和副机械臂各自工作的过程的进行区分的，上述步骤序号并不代表实际的接引线过程，本领域技术人员可以根据需要进行调整。
84.在一个优选的实施例中，步骤s3的具体顺序可以为：
85.步骤一：深度相机单元采集目标引线的深度位置数据，根据所述目标引线的深度位置数据在空间坐标系内建立目标引线环境模型，基于所述目标引线环境模型，确定副机械臂第一当前位置坐标，根据所述副机械臂第一当前位置坐标及预设的引线位置坐标规划目标引线拾取轨迹；根据所述目标引线拾取轨迹控制所述副机械臂移动至目标引线位置，并控制所述副机械爪拾取目标引线。
86.上述预设的引线位置坐标是根据目标引线环境模型确定的，由于配电线路环境复杂，控制器需要根据目标引线环境模型确定适合副机械臂作业的位置坐标，避免副机械臂在进行拾取引线作业时由于环境影响发生作业故障，将上述适合副机械臂作业的位置坐标记为预设的引线位置坐标。
87.当所述副机械爪完成目标引线拾取作业后，深度相机单元会对副机械臂的当前位置坐标进行更新，此后会根据更新后的当前位置坐标进行下一次作业轨迹规划，同时，在副机械臂沿上述目标引线拾取轨迹移动时，深度相机单元会定时采集副机械臂的实时位置坐标，并将位置坐标与控制器中的实时位置坐标进行比对，当副机械臂偏离轨迹时，控制器可以根据偏离数据对副机械臂的移动轨迹进行补偿。
88.步骤二：深度相机单元采集目标导线的深度位置数据，根据所述目标导线的深度位置数据在空间坐标系内建立目标导线环境模型，基于所述目标导线环境模型，确定主机械臂第一当前位置坐标，根据所述主机械臂第一当前位置坐标及预设的导线位置坐标规划
目标导线移动轨迹；根据所述目标导线移动轨迹控制所述主机械臂移动至目标导线位置，并控制所述主机械爪处理目标导线。
89.在进行引流线接线工作前，需对目标导线进行剥线，上述实施例中主机械爪处理目标导线即为对目标导线进行剥线，具体的，主机械爪借助剥线工具对导线进行剥线，剥线工具可以是固定设置在主机械爪上，也可以是由主机械爪临时拾取。同理，所述主机械爪完成目标导线剥线作业后，深度相机单元会对主机械臂的当前位置坐标进行更新，此后会根据更新后的当前位置坐标进行下一次作业轨迹规划，同步骤一一样，控制器也会对主机械臂的当前位置进行监测，需要时对主机械臂的移动轨迹进行补偿。
90.步骤三：深度相机单元根据所述目标导线环境模型，确定副机械臂第二当前位置坐标，根据所述副机械臂第二当前位置坐标及所述预设的导线位置坐标规划第一目标引线作业轨迹；根据所述第一目标引线作业轨迹控制所述副机械臂移动至所述目标导线位置，并控制所述副机械爪设置所述目标引线。
91.需要说明的是，所述副机械臂的第二当前位置就是步骤s201中更新后的位置坐标，由于在步骤二中，深度相机单元已经建立了目标导线环境模型，且深度相机单元与主机械臂和副机械臂的相对位置是固定的，所以在步骤二中，当主机械臂和主机械爪完成导线剥线后，深度相机单元可以根据副机械臂第二当前位置坐标及副机械臂预设导线位置坐标确定设置目标引线作业轨迹，无需再根据副机械臂当前位置建立新的目标导线环境模型。
92.步骤四：深度相机单元采集引线安装工具的深度位置数据，根据所述引线安装工具的深度位置数据在空间坐标系内建立引线安装工具环境模型，基于所述引线安装工具环境模型，确定主机械臂第二当前位置坐标，根据所述主机械臂第二当前位置坐标及预设的引线安装工具位置坐标规划引线安装工具拾取轨迹；根据所述引线安装工具拾取轨迹控制所述主机械臂移动至引线安装工具位置，并控制所述主机械爪拾取引线安装工具。
93.步骤五：深度相机单元根据所述目标导线环境模型，确定主机械臂第三当前位置坐标，根据所述主机械臂第三当前位置坐标及所述预设的导线位置坐标规划第二目标引线作业轨迹；根据所述第二目标引线作业轨迹控制所述主机械臂移动至所述目标导线位置，并控制所述主机械爪利用所述引线安装工具固定所述目标引线。
94.可以理解的是，基于步骤三可知，目标引线是设置在目标导线上，所以控制器控制所述主机械臂根据所述固定目标引线作业轨迹移动至目标导线位置，事实上等同于移动至目标引线位置。需要说明的是，上述引线安装工具中设置有线夹，主机械爪利用引线安装工具控制线夹将目标引线固定在目标导线上。
95.需要说明的是，在步骤三中的第一目标引线作业轨迹指的是副机械爪/副机械臂抓取目标引线后移动至目标导线的作业轨迹，在步骤五中第二目标引线作业轨迹指的是主机械爪/主机械臂抓取引线安装工具后移动至目标引线的作业轨迹。
96.本实施例中所述的配网带电接引线方法，通过粗定位快速规划机器人的移动轨迹，根据移动轨迹将机器人运送至预设位置后，再进行精细定位准确规划机器人的主机械臂和副机械臂的作业轨迹，主机械臂和副机械臂根据所述作业轨迹配合，可实现精确快速的接引线，有效解决人工带电作业危险且效率低的问题。
97.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。