技术领域
[0001] 本
发明涉及电力检修设备技术领域，尤其是涉及一种电力检修设备。
背景技术
[0002] 目前，为了提高用电的可靠性以及减少停电所带来的损失，开始提倡使用带电作业的作业方式，而人工进行带电作业，工作人员攀爬高压
铁搭，导致作业人员将会处于高压、强
磁场的危险工作环境之中。为解决上述问题带电作业
机器人开始成为一种可靠的带电作业方式。
[0003] 然而，现有的配网带电作业机器人绝大部分采用的是基于视觉的
定位系统，该系统通过视觉设备如摄像机组、相机组以及
激光雷达等采集高空作业区的图像信息，将采集的图像信息传回工控机进行
图像处理后，图形处理完成后对作业场景进行
三维建模，将三维建模的场景信息传回地面的显示终端，实现定位；但是，该视觉定位方式在太阳光下采集的图像信息会因为光斑的存在产生图像缺失的现象，且在复杂的作业环境下，如存在树枝或者是线路较乱时，三维建模较为困难，不利于配网带电作业机器人进行带电作业，降低了用户了使用体验。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种电力检修设备，以缓解了现有的电力检修系统中，视觉定位方式在太阳光下采集的图像信息会因为光斑的存在产生图像缺失的现象，且在复杂的作业环境下，如存在树枝或者是线路较乱时，三维建模较为困难，不利于配网带电作业机器人进行带电作业，降低了用户了使用体验的技术问题。
[0005] 本发明
实施例提供的一种电力检修设备，电力检修设备包括：定位装置，定位装置包括导引机构，导引机构上连接有绝缘杆；
[0006] 定位装置用于采集导引机构所在
位置的位置信息和
姿态信息，并将位置信息和姿态信息发送给作业机器人。
[0007] 进一步的，电力检修设备还包括作业机器人，作业机器人能够根据定位装置发送的位置信息和姿态信息运动至导引机构所在位置。
[0008] 进一步的，导引机构上设置有
开关，开关用于在其闭合时控制定位装置采集导引机构所在位置的位置信息和姿态信息，并将位置信息和姿态信息发送给作业机器人。
[0009] 进一步的，导引机构上设置有线缆定位卡爪，线缆定位卡爪用于与目标线缆抵接，开关位于线缆定位卡爪的一侧，以使位于线缆定位卡爪内的线缆能够抵接在开关上。
[0010] 进一步的，线缆定位卡爪包括第一爪部和第二爪部，沿朝向导引机构外侧方向，第一爪部与第二爪部之间的距离逐渐减小。
[0011] 进一步的，绝缘杆包括多个依次连接的
连接杆，任意相邻两个连接杆中，其中一个连接杆的一端与另一个连接杆的一端铰接，且铰接处设置有
锁紧件，锁紧件用于在锁紧时将相邻两个连接杆的相对位置固定。
[0012] 进一步的，导引机构与绝缘杆可拆卸连接。
[0013] 进一步的，导引机构与绝缘杆通过磁力连接。
[0014] 进一步的，导引机构上设置有球头，绝缘杆的一端设置有夹持机构，夹持机构包括多个弧形夹持部，多个弧形夹持部形成容纳球头的球头槽；
[0015] 多个弧形夹持部能够展开或者聚拢，以使夹持机构能够夹持或者释放球头。
[0016] 进一步的，电力检修设备包括遥控器，遥控器用于改变夹持机构的工作状态，遥控器上设置有箍紧件，箍紧件用于箍紧在绝缘杆上。
[0017] 进一步的，导引机构包括彼此连接的导引天线和导航板卡，导航板卡通过导引天线与空间卫星连接，用于获取空间卫星对导引机构进行定位的第一位置信息；
[0018] 定位装置包括固定机构，固定机构内设置有GPS芯片，GPS芯片分别与导引天线和导航板卡电连接；
[0019] GPS芯片用于获取GPS芯片当前所在位置的第二位置信息；
[0020] GPS芯片通过导引天线与空间卫星连接，还用于获取空间卫星对GPS芯片进行定位的第三位置信息，并将第二位置信息与第三位置信息进行差值计算，以获取位置差分信息，将位置差分信息发送至导航板卡；
[0021] 导航板卡还用于利用位置差分信息对第一位置信息进行修正，以获取导引机构所在位置的位置信息；
[0022] 导引机构内设置有
陀螺仪，陀螺仪用于获取导引机构的姿态信息；
[0023] 导引机构包括通信机构，通信机构分别与导航板卡和陀螺仪连接，用于接收导引机构所在位置的位置信息和姿态信息，并发送给作业机器人。
[0024] 本发明实施例提供的一种电力检修设备，电力检修设备包括：定位装置，在执行过程中，工作人员手持绝缘杆，然后将导引机构移动到待检修位置，定位装置能够采集导引机构所在位置的位置信息和姿态信息，并将位置信息和姿态信息发送给作业机器人，从而导引作业机器人运动到导引机构所在位置。本方案提供一种更高精准的识别作业点位置和姿态的设备，通过人工引导作业机器人到达
指定位点，缓解了
现有技术中，单纯依靠视觉设备所造成的阳光下产生的图像缺失，以及作业环境复杂妨碍视觉设备对作业点位置的
图像采集的问题。该设备对环境的要求低，定位准确。
附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1为本发明实施例1提供的电力检修设备的导引机构与绝缘杆连接后的示意图；
[0027] 图2为本发明实施例1提供的电力检修设备的导引机构一种
角度的示意图；
[0028] 图3为本发明实施例1提供的电力检修设备的导引机构另一种角度的示意图；
[0029] 图4为本发明实施例1提供的电力检修设备的导引机构的爆炸图；
[0030] 图5为本发明实施例1提供的电力检修设备使用时的示意图；
[0031] 图6为本发明实施例1提供的电力检修设备的原理图；
[0032] 图7为本发明实施例2提供的电力检修设备的导引机构与绝缘杆连接后的示意图；
[0033] 图8为图7中A位置的局部放大图；
[0034] 图9为本发明实施例3提供的电力检修设备的导引机构与绝缘杆连接后的示意图。
[0035] 图标：100-定位装置；110-导引机构；111-开关；112-线缆定位卡爪；113-上盖；114-主壳；1151-wifi天线；1152-通讯板卡；1161-导引天线；1162-导航板卡；117-
电池盖；
118-电
磁铁；119-电源开关；120-固定机构；200-作业机器人；300-绝缘杆；400-陀螺仪；
500-电源；610-遥控器；620-箍紧件；630-球头；640-弧形夹持部；710-连接杆；720-锁紧件。
具体实施方式
[0036] 下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0037] 如图1-图4所示，本发明实施例提供的一种电力检修设备，电力检修设备包括：定位装置100。在执行过程中，工作人员手持绝缘杆300，然后将导引机构110移动到待检修位置，定位装置100能够采集导引机构110所在位置的位置信息和姿态信息，并将位置信息和姿态信息发送给作业机器人200，从而导引作业机器人200运动到导引机构所在位置。本方案提供一种更高精准的识别作业点位置和姿态的设备，通过人工引导作业机器人200到达指定位点，缓解了现有技术中，单纯依靠视觉设备所造成的阳光下产生的图像缺失，以及作业环境复杂妨碍视觉设备对作业点位置的图像采集的问题。该设备对环境的要求低，定位准确。
[0038] 电力检修设备还包括作业机器人200，作业机器人200能够根据定位装置100发送的位置信息和姿态信息运动至导引机构110所在位置。
[0039] 作业机器人200包括作业手臂和工控机，工控机可以根据接收到的位置信息和姿态信息控制作业手臂运动至导引机构110所在位置。
[0040] 导引机构110上设置有开关111，开关111用于在其闭合时控制定位装置100采集导引机构110所在位置的位置信息和姿态信息，并将位置信息和姿态信息发送给作业机器人200。
[0041] 本实施例中，开关111可以为按键式开关，使用者握持绝缘杆300，让导引机构110接近待检修的线缆，然后使导引机构110上的按键抵接在线缆上，从而使被按下，开关111闭合，导引机构110开启，定位装置100采集导引机构110所在位置的位置信息和姿态信息，并将位置信息和姿态信息发送给作业机器人200。通过采用按键式开关，可以在导引机构110处于作业位点时便开始获取位置信息和姿态信息，反应速度快。
[0042] 导引机构110上设置有线缆定位卡爪112，线缆定位卡爪112用于与目标线缆抵接，开关111位于线缆定位卡爪112的一侧，以使位于线缆定位卡爪112内的线缆能够抵接在开关111上。
[0043] 开关111可以设置在导引机构110背向绝缘杆300的一端面上，还可以设置在其他的端面。因为通过绝缘杆300将导引机构110举高后，不易观察开关111的位置，为了克服开关111不能快捷的与线缆抵接，可以在导引机构110
外壳上设置有线缆定位卡爪112，而开关111就位于定位卡爪一侧，使用者移动导引机构110，使线缆进入到定位卡爪内，进入到定位卡爪内的线缆就会抵接在开关111上。
[0044] 定位卡爪的数量为多个，多个定位卡爪成排且间隔设置，本实施例中，定位卡爪的数量为两个。
[0045] 本实施例的一种实施方式，线缆定位卡爪112可以包括第一爪部和第二爪部，沿朝向导引机构110外侧方向，第一爪部与第二爪部之间的距离逐渐减小。第一爪部和第二爪部位于导引机构110背向绝缘杆300的一端面上，且由外向，第一爪部和第二爪部之间的距离逐渐减小，从而可以起到引导的作用，让线缆更容易进入到定位卡爪内。
[0046] 本实施例的另一种实施方式，线缆定位卡爪112可以为钩状，钩状的定位卡爪设置在导引机构110的周向
侧壁上，绝缘杆300连接在导引机构110的底面上。
[0047] 本实施例中定位装置可以为差分定位装置，差分定位技术属于现有技术，为了方便导引机构110的收纳以及定位，可以将导引机构110与绝缘杆300设置为可拆卸连接的方式，在导引机构不工作时，需要将导引机构放置在作业机器人的平台上的固定点。
[0048] 本实施例中，导引机构110与绝缘杆300通过磁力连接。具体的，可以在导引机构110上设置有第一磁铁，而在绝缘杆300的端部设置有第二磁铁，从而使第一磁铁和第二磁铁磁力连接。
[0049] 优选的，第一磁铁或者第二磁铁可以为电磁铁118。例如，当第二磁铁为电磁铁118时，可以通过开启电磁铁118使绝缘杆300的端部具有磁力，从而吸引连接导引机构110。
[0050] 导引机构110包括主壳114，主壳114的上端设置有上盖113，导引机构110的电池仓位于下端，电池仓容纳电源500，并用可拆卸的电池盖117
覆盖。在导引机构110的下端面上设置有电源开关119，用于控制导引机构110的启闭。电源开关119开启后，导引机构110处于待机状态，开关111被触发后开始获取位置信息和姿态信息。
[0051] 导引机构110包括彼此连接的导引天线1161和导航板卡1162，导航板卡1162通过导引天线1161与空间卫星连接，用于获取空间卫星对导引机构110进行定位的第一位置信息；定位装置100包括固定机构120，固定机构120内设置有GPS芯片，GPS芯片分别与导引天线1161和导航板卡1162电连接；GPS芯片用于获取GPS芯片当前所在位置的第二位置信息；GPS芯片通过导引天线1161与空间卫星连接，还用于获取空间卫星对GPS芯片进行定位的第三位置信息，并将第二位置信息与第三位置信息进行差值计算，以获取位置差分信息，将位置差分信息发送至导航板卡1162；导航板卡1162还用于利用位置差分信息对第一位置信息进行修正，以获取导引机构110所在位置的位置信息；导引机构110内设置有陀螺仪400，陀螺仪400用于获取导引机构110的姿态信息；导引机构110包括通信机构，通信机构分别与导航板卡1162和陀螺仪400连接，用于接收导引机构110所在位置的位置信息和姿态信息，并发送给作业机器人200。
[0052] 导引机构110被操作者移动到待检修的位置，而固定机构120可以被固定在底面上。具体地，上述导航板卡1162安装在导引机构110中，而GPS芯片安装在固定机构120内。在本实施例中，以包含三个空间卫星为例进行说明，在获取导引机构110的位置信息的过程中，首先，将安装有导航板卡1162的导引机构110放置于待作业目标位置处，利用三个卫星获取导引机构110的第一位置信息，为了能够准确的获取导引机构110所在地的位置信息，需要利用位置差分信息对该第一位置信息进行修正，其中，位置差分信息是由GPS芯片自身获取当前所在地的第二位置信息和由三个卫星对GPS芯片所在位置确定的第三位置信息之间的差值得到的，利用位置差分信息对第一位置信息进行修正，以确定待作业目标的位置信息，其中，位置信息指的是在大地
坐标系下的位置信息。
[0053] 陀螺仪400用于采集导引机构110的姿态信息，并通过通信机构将姿态信息发送至作业机器人200；其中，陀螺仪400是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕
正交于自
转轴的一个或二个轴的角
运动检测装置。姿态信息是陀螺仪400采集到的待作业目标的角度信息，例如，待作业目标为待接引线，那么，该角度信息为待接引线处引线的倾斜角度。
[0054] 通讯机构可以包括通讯板卡1152和wifi天线1151，该机构属于现有技术，可以向外发送
信号。
[0055] 在具体应用时，导引机构110将位置信息通过wifi天线1151发送至工控机，工控机利用上述位置信息将导引机构110在大地坐标系中的位置转换成在作业机器人200坐标系中的位置后，工控机控制作业机器人200的作业手臂到达待作业目标位置。大地坐标系与作业机器人200坐标系的转化属于现有技术。
[0056] 如图5和图6所示，举例说明，具体位置信息转换过程为：在GPS芯片的质心建立坐标系{Oj}；在作业机器人200
基座底平面的中心点建立坐标系{Oi}；将放置在作业机器人200作业平台上的导引机构110的所在位置设置为固定点A，且点A在机器人坐标系中的位置在机器人平台未移动之前已知的；将导引机构110移动到作业点后，由导引机构110获取的位置信息设置为导引点B；
[0057] 根据大地坐标系{Oj}、机器人坐标系{Oi}与定位装置100相对于作业平台固定点A的相对关系式：
[0058]
[0059] 其中：iA——表示固定点A相对于机器人坐标系{Oi}的位置矢量；
[0060] ——表示大地坐标系{Oj}相对于机器人坐标系{Oi}的旋转矩阵；
[0061] jA——表示固定点A相对于大地坐标系坐标系{Oj}的位置矢量；
[0062] iAj——表示大地坐标系{Oj}坐标原点相对于机器人坐标系{Oi}坐标原点的位移矢量；
[0063] 由于固定机构120的GPS芯片放置在遮挡的地面开机，建立大地坐标系{Oj}，且导引机构110在作业平台的固定点A的坐标信息在机器人坐标系{Oi}中已知，即iA已知；固定点A相对有大地坐标系{Oj}的坐标信息在GPS的测量下可得，即jA已知；大地坐标系{Oj}坐标原点相对于机器人坐标系{Oi}坐标原点的位移矢量可以测得，即iAj可得；进而可以推断出大地坐标系{Oj}相对于机器人坐标系{Oi}的旋转矩阵
[0064]
[0065] 通过齐次变换，计算大地坐标系{Oj}相对于机器人坐标系{Oi}的齐次变换矩阵[0066]
[0067] 将式3展开，可得：
[0068]
[0069] 故 且式3中的iA和jA区别于式2和式1中的iA和jA为4*1的向量如式4所示；
[0070] 当导引机构110到达待作业目标后，将陀螺仪400和导航板卡1162的待作业目标的姿态信息和位置信息设置为导引点B；将导引点B在大地坐标系{Oj}中的位置矢量jB与大地坐标系{Oj}相对于机器人坐标系{Oi}的齐次变换矩阵 相乘即可得到导引点B在机器人坐标系{Oi}中的位置矢量iB：
[0071]
[0072] 其中：iB——表示导引点B相对于机器人坐标系{Oi}的位置矢量；
[0073] ——表示大地坐标系{Oj}相对于机器人坐标系{Oi}的齐次变换矩阵；
[0074] jB——表示导引点B相对于大地坐标系坐标系{Oj}的位置矢量；
[0075] 将式5展开后可得：
[0076]
[0077] 此时的
[0078]
[0079] 虽然，固定点A和导引点B在大地坐标系{Oj}和机器人坐标系{Oi}中的坐标点不一样，但是，大地坐标系{Oj}坐标原点相对于机器人坐标系{Oi}坐标原点的位移矢量是固定的，即：
[0080] iBj＝iAj (8)
[0081] 故可得大地坐标系{Oj}和机器人坐标系{Oi}中的导引点B的大地坐标系{Oj}相对于机器人坐标系{Oi}的齐次变换矩阵
[0082] 将齐次变换矩阵 和导引点B相对于大地坐标系坐标系{Oj}的位置矢量jB带入式i(5)中，可得导引点B在机器人坐标系{Oi}中的位置矢量 B，完成导引点B在机器人坐标系{Oi}中的定位。
[0083] 导引机构110中的工控机分别与导航板卡1162、陀螺仪400、wifi天线1151电连接，工控机是导引机构110的
中央处理器Central Processing Unit，CPU，可以配置相应的
操作系统，以及控制
接口等，具体地，可以是
单片机、DSPDigital Signal Processing，
数字信号处理、ARMAdvanced RISC Machines，ARM处理器等能够用于自动化控制的数字逻辑
控制器，可以将控制指令随时加载到内存进行储存与执行，同时，可以内置CPU指令及资料内存、输入输出单元、电源、数字模拟等单元，具体可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。
[0084] 本实施例中的定位装置可以采用差分定位的技术，但不限于此定位方法，还可以采用视觉定位或者激光测距定位等现有的方法实现导引机构的定位，即位置信息的获取。采用半人工引导的方式可以降低对
传感器的依赖，解决当传感器出现故障或者失效的情况下，将无法进行带电作业的问题；以及解决由于实际作业线路环境复杂，单纯采用视觉结合激光雷达使作业机器人自主准确识别线缆有一定难度，且室外带电作业强光和强磁场将会对全自动的导引系统的准确性产生一定的影响的问题。
[0085] 实施例2
[0086] 如图7和图8所示，与实施例1不同之处在于，导引机构110上设置有球头630，绝缘杆300的一端设置有夹持机构，夹持机构包括多个弧形夹持部640，多个弧形夹持部640形成容纳球头630的球头槽；多个弧形夹持部640能够展开或者聚拢，以使夹持机构能够夹持或者释放球头630。
[0087] 本实施例中，绝缘杆300通过夹持机构夹持球头630，实现导引机构110和绝缘杆300的可拆卸连接。具体的，夹持机构可以包括底座，弧形夹持部640铰接在底座上，多个弧形夹持部640环绕排布在底座上，在
电机的驱动下，弧形夹持部640可以转动，可以使多个弧形夹持部640聚拢，并夹持在球头630上，因为导引机构110与绝缘杆300之间通过球头630连接，那么，导引机构110与绝缘杆300的夹角便可以根据实际情况进行调节，从而可以适应不同的检修环境。其中夹持机构的展开或者聚拢动作在机械原理上属于现有技术，在此不再赘述。
[0088] 电力检修设备包括遥控器610，遥控器610用于改变夹持机构的工作状态，遥控器610上设置有箍紧件620，箍紧件620用于箍紧在绝缘杆300上。
[0089] 当检修点位的位置距离操作者比较近的时候，操作者可以握持在绝缘杆300的中间位置，此时，将遥控器610上的箍紧件620调节到操作者握持的位置处，操作者随手就可以实现对夹持机构的控制。解决了现有的控制夹持机构的开关111固定在绝缘杆300上，使用者在进行近距离定位使，需要反复的调节握持的位置的问题。
[0090] 实施例3
[0091] 如图9所示，与实施例1和实施例2不同之处在于，绝缘杆300包括多个依次连接的连接杆710，任意相邻两个连接杆710中，其中一个连接杆710的一端与另一个连接杆710的一端铰接，且铰接处设置有锁紧件720，锁紧件720用于在锁紧时将相邻两个连接杆710的相对位置固定。
[0092] 本实施例中，连接杆710的数量可以为四个，相邻两个连接杆710的夹角可调，从而可以使绝缘杆300呈弯曲状态，方便将绝缘杆300伸入到复杂环境内的线缆处。
[0093] 由握持端向与导引机构110连接的一端，连接杆710的长度逐渐的减小，从而可以使距离导引机构110较近的位置处可以形成较大的弯曲弧度，方便操作者将导引机构110绕过障碍物移动到目标位点。
[0094] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
