1.一种巡检机器人的控制方法,所述巡检机器人包括行走组件以及设置在所述行走组件上的挂接组件;其特征在于,所述控制方法包括以下步骤:采集输电线路的实时图片以及实时环境数据,确定输电线路在当前环境工况的安全接地高度区间;
采集所述挂接组件与所述输电线路的实时距离,判断所述实时距离是否在所述安全接地高度区间内:若不在所述安全接地高度区间内,控制所述挂接组件移动,以将所述实时距离控制在所述安全接地高度区间内,再控制所述挂接组件进行挂接;
确定输电线路在当前环境工况的安全接地高度区间,包括:从所述实时图片中识别输电线路,并对所述输电线路进行定位,得到输电线路的定位坐标;
基于所述输电线路的定位坐标构建输电线路挠度模型,并基于所述输电线路挠度模型计算当前输电线路的最大垂直挠度;所述输电线路挠度模型为输电线路轮廓上各个测点的横纵坐标之间的关系模型;
基于所述最大垂直挠度确定所述输电线路在当前环境工况下的安全接地高度区间;
在所述巡检机器人移动的过程中,设第M时刻为初始时刻,通过图像采集组件采集行走组件前进方向的照片PM,并采集第M时刻的环境数据RM,从所述照片PM中识别输电线路的轮廓,并对所述输电线路进行定位,得到在M时刻输电线路的坐标LM,基于所述M时刻输电线路的坐标LM,并通过最小二乘法构建输电线路挠度模型的初始模型参数;
所述输电线路挠度模型为:
;
其中,X表示输电线路在水平方向的坐标,Y表示输电线路在竖直方向的坐标,a、b和c是三个不同的模型参数;
其中,使用最小二乘法来估计模型参数;将底座圆盘中心坐标系中的X和Y值用作回归分析的输入数据,X代表相应的水平位置,Y代表对应X位置的高压线的垂直位移;
假设有一组数据点 ,通过找到参数a、b和c,使得模型预测的挠度与实际观测的挠度之间的总平方误差最小;
误差的平方和S定义为:
;
找到使S最小的参数a,b和c,需要计算S关于每个参数的偏导,并将这些导数设置为0;
上述三个方程可以整理为矩阵形式,通常称为正规方程组,设:正规方程组:
解此方程组,得到a,b和c的最优解。
2.根据权利要求1所述的巡检机器人的控制方法,其特征在于,所述挂接组件上设置有图像采集组件,在确定输电线路在当前环境工况的安全接地高度区间前,还包括以下步骤:在K时刻,通过图像采集组件采集行走组件前进方向的照片PK,从所述照片PK中识别障碍物以及输电线路的轮廓,并对所述障碍物以及输电线路进行定位,得到在K时刻障碍物的坐标OK以及输电线路的坐标LK;基于在K时刻障碍物的坐标OK以及输电线路的坐标LK以及巡检机器人的坐标CK,规划在K时刻巡检机器人移动到所述输电线路下面的行走路径RK;
在K+1时刻,基于所述行走路径RK控制所述行走组件移动,并通过图像采集组件采集行走组件前进方向的照片PK+1,从所述照片PK+1中识别障碍物以及输电线路的轮廓,并对所述障碍物以及输电线路进行定位,得到在K+1时刻障碍物的坐标OK+1以及输电线路的坐标LK+1;
使用基于在K+1时刻障碍物的坐标OK+1以及输电线路的坐标LK+1以及巡检机器人的坐标CK+1更新行走路径RK,得到K+1时刻行走路径RK+1;重复上述步骤,直至所述巡检机器人移动至所述输电线路下。
3.根据权利要求2所述的巡检机器人的控制方法,其特征在于,基于所述输电线路的定位坐标构建输电线路挠度模型,包括:在第M+1时刻,通过图像采集组件采集行走组件前进方向的照片PM+1,从所述照片PM+1中识别输电线路的轮廓,并对所述输电线路进行定位,得到在M时刻输电线路的坐标LM+1,并采集第M+1时刻的环境数据RM+1,基于所述M时刻输电线路的坐标LM+1,并通过最小二乘法优化输电线路挠度模型的模型参数;
和/或
基于所述输电线路挠度模型计算当前输电线路的最大垂直挠度,通过以下公式实现:其中, 表示风荷载; 是空气密度; 是阻力系数; 是输电线路的迎风面积,单位2
为m; 是风速,单位为m/s; 为输电线路的总载荷;W是输电线路的自重,单位为N/m;
Ww是风载荷,L是输电线路的跨度,单位为m;E是材料的杨氏模量,单位为Pa;I是截面惯4
性矩,单位为m; 是最大垂直挠度;
和/或
基于所述最大垂直挠度确定所述输电线路在当前环境工况下的安全接地高度区间,具体为:基于所述最大垂直挠度以及预设的安全边距值确定所述安全接地高度区间。
4.根据权利要求1‑3任一项所述的巡检机器人的控制方法,其特征在于,所述行走组件包括底盘以及设置在所述底盘下的轮胎;
所述挂接组件包括粗调组件、细调组件以及接地挂接件,所述行走组件通过粗调组件与细调组件连接,所述细调组件上安装有接地挂接件;所述粗调组件的调节尺度大于所述细调组件的尺度;
所述粗调组件包括旋转件以及第一上下移动件;
所述旋转件用于旋转所述细调组件;
所述第一上下移动件用于带着所述细调组件上下移动;
所述细调组件为包括水平移动件和第二上下移动件;
所述水平移动件用于带动所述接地挂接件水平移动;
所述第二上下移动件用于带动所述接地挂接件上下移动;
所述旋转件设置在所述底盘中心,所述旋转件通过第一上下移动件与所述水平移动件连接,所述水平移动件上设置有第二上下移动件;所述第二上下移动件顶部固定有图像采集组件,所述第二上下移动件还与所述接地挂接件连接;
所述图像采集组件为双目摄像系统、所述第一上下移动件为伸缩杆,所述水平移动件为滑轨。
5.根据权利要求4所述的巡检机器人的控制方法,其特征在于,所述图像采集组件为双目摄像系统,所述第一上下移动组件为伸缩件,所述第二上下移动件为滑轨组件,所述接地挂接件为接地线杆;在构建所述输电线路挠度模型前,还包括以下步骤:标定底盘中心坐标系与相机坐标系之间的第一坐标系转换矩阵;
标定轮胎坐标系与双目摄像系统的任一相机坐标系之间的第二坐标系转换矩阵;
标定轮胎坐标系与接地线杆中心坐标系的第三坐标系转换矩阵;
将图像采集组件采集到的、所述相机坐标系下的输电线路测点转换到所述接地线杆中心坐标系中,再根据转换后的输电线路测点坐标构建输电线路挠度模型。
6.根据权利要求5所述的巡检机器人的控制方法,其特征在于,控制所述挂接组件进行挂接动作前,还包括以下步骤:当所述巡检机器人移动至所述输电线路下时,使用激光测距仪传感器实时监测输电线路的实时前后摆动距离,并根据所述实时环境数据计算输电线路前后摆动的最大可能距离,并基于所述最大可能距离以及预设裕量确定所述挂接组件的安全接地水平区间;
判断所述巡检机器人是否在所述安全接地水平区间内,若不在,则调整所述巡检机器人的移动方向,使所述巡检机器人停止在所述安全接地水平区间内,并开始执行挂接操作。
7.根据权利要求6所述的巡检机器人的控制方法,其特征在于,在进行挂接操作后,通过图像采集组件采集接地挂接件与输电线路的接触图像,将所述接触图像输入至预设的图像检测模型中,判断所述接地挂接件是否挂接成功,若未成功,通过图像采集组件对所述输电线路再次定位,并重新规划移动路径直至挂接成功。
8.一种计算机系统,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7中任一所述方法的步骤。