一种输电线路螺栓紧固机器人及其控制方法

摘要

本发明实施例公开了一种输电线路螺栓紧固机器人及其控制方法，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。本发明实施例的一种输电线路螺栓紧固机器人包括图像处理单元、计算单元和第一移动单元。

权利要求

1.一种输电线路螺栓紧固机器人的控制方法，其特征在于，包括：S1：对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；

S2：根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；

S3：接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓；

所述步骤S1之前还包括：

S0：移动到即停工作参考点后，通过机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头进行对螺栓由左向右、由下向上模式的扫描，对螺栓进行采集图像；

所述步骤S0之前还包括：

接收预先设定的即停工作参考点，移动到所述即停工作参考点；

所述步骤S1具体包括：

S11：对机械手末端的微型摄像头采集的图像进行双边滤波；

S12：通过将双边滤波后的图像的直方图变换为均匀分布的形式，增加图像像素值的动态范围，检测水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像；

S13：将水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像整合出图像的边缘；

S14：对整合后的图像的边缘进行直线检测，获取一组直线群；

S15：计算所述直线群中两两直线的交点；

S16：在所述直线群中两两直线的交点处作夹角平分线，获取一组角平分线；

S17：计算所述角平分线中两两之间的交点；

S18：获取所述角平分线中两两之间的交点聚集的区域，若所述区域中交点对应的相邻直线的交点均匀分布在同一个圆周上，则以该交点为螺栓顶点，拟合出六边形螺栓边缘，得到螺栓中心预估位置，否则返回所述步骤S0。

2.根据权利要求1所述的输电线路螺栓紧固机器人的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离，通过所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息。

3.一种输电线路螺栓紧固机器人，其特征在于，包括：图像处理单元，用于对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；

计算单元，用于根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；

第一移动单元，用于接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓；

还包括：

图像采集单元，用于移动到即停工作参考点后，通过机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头进行对螺栓由左向右、由下向上模式的扫描，对螺栓进行采集图像；

还包括：

第二移动单元，用于接收预先设定的即停工作参考点，移动到所述即停工作参考点；

所述图像处理单元具体包括：

双边滤波子单元，用于对机械手末端的微型摄像头采集的图像进行双边滤波；

边缘检测子单元，用于通过将双边滤波后的图像的直方图变换为均匀分布的形式，增加图像像素值的动态范围，检测水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像；

整合子单元，用于将水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像整合出图像的边缘；

直线检测子单元，用于对整合后的图像的边缘进行直线检测，获取一组直线群；

第一计算子单元，用于计算所述直线群中两两直线的交点；

角平分子单元，用于在所述直线群中两两直线的交点处作夹角平分线，获取一组角平分线；

第二计算子单元，用于计算所述角平分线中两两之间的交点；

拟合子单元，用于获取所述角平分线中两两之间的交点聚集的区域，若所述区域中交点对应的相邻直线的交点均匀分布在同一个圆周上，则以该交点为螺栓顶点，拟合出六边形螺栓边缘，得到螺栓中心预估位置，否则继续通过图像采集单元对螺栓进行采集图像。

4.根据权利要求3所述的输电线路螺栓紧固机器人，其特征在于，所述计算单元具体包括：第三计算子单元，用于根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离；

第四计算子单元，用于通过所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息。

说明书

一种输电线路螺栓紧固机器人及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统高压带电作业自动化领域，尤其涉及一种输电线路螺栓紧固机器人及其控制方法。

背景技术

[0002] 高压输电线路通常使用各类螺栓来进行输电设备的接引以及设备间的连接，由于线路随风舞动并承受热应力,连接螺栓常常变得松动,需要及时紧固。带电进行螺栓紧固，是提高电网供电可靠性的重要保障，但也是一项艰苦而危险的工作。

[0003] 随着电网的不断发展，紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供了一种输电线路螺栓紧固机器人及其控制方法，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。

[0005] 本发明实施例提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的控制方法，包括：

[0006] S1：对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；

[0007] S2：根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；

[0008] S3：接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓。

[0009] 优选地，所述步骤S1之前还包括：

[0010] S0：移动到即停工作参考点后，通过机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头进行对螺栓由左向右、由下向上模式的扫描，对螺栓进行采集图像。

[0011] 优选地，所述步骤S0之前还包括：

[0012] 接收预先设定的即停工作参考点，移动到所述即停工作参考点。

[0013] 优选地，所述步骤S1具体包括：

[0014] S11：对机械手末端的微型摄像头采集的图像进行双边滤波；

[0015] S12：通过将双边滤波后的图像的直方图变换为均匀分布的形式，增加图像像素值的动态范围，检测水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像；

[0016] S13：将水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像整合出图像的边缘；

[0017] S14：对整合后的图像的边缘进行直线检测，获取一组直线群；

[0018] S15：计算所述直线群中两两直线的交点；

[0019] S16：在所述直线群中两两直线的交点处作夹角平分线，获取一组角平分线；

[0020] S17：计算所述角平分线中两两之间的交点；

[0021] S18：获取所述角平分线中两两之间的交点聚集的区域，若所述区域中交点对应的相邻直线的交点均匀分布在同一个圆周上，则以该交点为螺栓顶点，拟合出六边形螺栓边缘，得到螺栓中心预估位置，否则返回所述步骤S0。

[0022] 优选地，所述步骤S2具体包括：

[0023] 根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离，通过所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息。

[0024] 本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人，包括：

[0025] 图像处理单元，用于对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；

[0026] 计算单元，用于根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；

[0027] 第一移动单元，用于接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓。

[0028] 优选地，还包括：

[0029] 图像采集单元，用于移动到即停工作参考点后，通过机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头进行对螺栓由左向右、由下向上模式的扫描，对螺栓进行采集图像。

[0030] 优选地，还包括：

[0031] 第二移动单元，用于接收预先设定的即停工作参考点，移动到所述即停工作参考点；

[0032] 优选地，所述图像处理单元具体包括：

[0033] 双边滤波子单元，用于对机械手末端的微型摄像头采集的图像进行双边滤波；

[0034] 边缘检测子单元，用于通过将双边滤波后的图像的直方图变换为均匀分布的形式，增加图像像素值的动态范围，检测水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像；

[0035] 整合子单元，用于将水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像整合出图像的边缘；

[0036] 直线检测子单元，用于对整合后的图像的边缘进行直线检测，获取一组直线群；

[0037] 第一计算子单元，用于计算所述直线群中两两直线的交点；

[0038] 角平分子单元，用于在所述直线群中两两直线的交点处作夹角平分线，获取一组角平分线；

[0039] 第二计算子单元，用于计算所述角平分线中两两之间的交点；

[0040] 拟合子单元，用于获取所述角平分线中两两之间的交点聚集的区域，若所述区域中交点对应的相邻直线的交点均匀分布在同一个圆周上，则以该交点为螺栓顶点，拟合出六边形螺栓边缘，得到螺栓中心预估位置，否则继续通过图像采集单元对螺栓进行采集图像。

[0041] 优选地，所述计算单元具体包括：

[0042] 第三计算子单元，用于根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离；

[0043] 第四计算子单元，用于通过所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息。

[0044] 从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

[0045] 本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人及其控制方法，其中一种输电线路螺栓紧固机器人的控制方法包括：S1：对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；S2：根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；S3：接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓。通过对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。

附图说明

[0046] 为了更清楚地说明本发明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它的附图。

[0047] 图1为本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的控制方法的一个实施例的流程示意图；

[0048] 图2为本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的控制方法的另一个实施例的流程示意图；

[0049] 图3为本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的一个实施例的结构示意图；

[0050] 图4为本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的另一个实施例的结构示意图；

[0051] 图5为本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的螺栓六边形检测算法整个螺栓出现在视野内的示意图；

[0052] 图6为本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的螺栓六边形检测算法部分螺栓出现在视野内的示意图。

具体实施方式

[0053] 本发明实施例提供了一种输电线路螺栓紧固机器人及其控制方法，用于解决紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。

[0054] 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它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0055] 请参阅图1，本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的控制方法的一个实施例包括：

[0056] 101、对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；

[0057] 机器人通过安装在机械手末端的螺栓紧固套筒中心位置的微型摄像头对现场图像进行实时采集，机器人控制中心对实时视频图像进行预处理，然后对螺栓进行识别与定位，得到螺栓中心预估位置。

[0058] 102、根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；

[0059] 通过视觉检测，得到螺栓中心的预估位置，将视觉检测给出的螺栓中心预估位置反馈给控制中心，以机器人本体的中心作为参考原点，计算出预估的螺栓中心位置相对于参考原点的夹角和距离，然后计算所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息。

[0060] 103、接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓。

[0061] 结合视觉算法拟合出的螺栓中心位置与机械手旋转关节角度信息和伸缩关节的缩进量信息，以螺栓中心到视图中心的可行距离最短为最优路径规划的目标函数，采用多关节协调控制策略，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，以一定的精度不断使螺栓紧固套筒向螺栓中心位置移动，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓。

[0062] 本实施例中，通过对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。

[0063] 上面是对一种输电线路螺栓紧固机器人的控制方法进行详细的描述，下面将对一种输电线路螺栓紧固机器人的控制方法的具体过程进行详细的描述，请参阅图2，本发明实施例中提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的控制方法的另一个实施例包括：

[0064] 201、接收预先设定的即停工作参考点，移动到所述即停工作参考点；

[0065] 输电线路螺栓分布情况是已知的，根据分布的情况，在有螺栓分布的位置周围设定即停工作参考点，作为机器人的粗略定位，机器人接收到预先设定的即停工作参考点，移动到所述即停工作参考点。

[0066] 202、移动到即停工作参考点后，通过机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头进行对螺栓由左向右、由下向上模式的扫描，对螺栓进行采集图像；

[0067] 所述机器人走到既定的即停工作参考点之后，通过机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头进行由左向右、由下向上的既定模式扫描，对螺栓进行采集图像。

[0068] 203、对机械手末端的微型摄像头采集的图像进行双边滤波；

[0069] 先对采集到的图像进行双边滤波。双边滤波器通过结合图像的空间邻近度和像素值的相似度，同时考虑空域信息和灰度相似性，达到保边去噪的目的。根据公式(1)、(2)可以完成双边滤波操作：

[0070]

[0071]

[0072] 式中c(ξ,x)表示空间邻近度权值，s[f(ξ),f(x)]表示像素值相似度权值，k(x)为权值归一化因子。

[0073] 204、通过将双边滤波后的图像的直方图变换为均匀分布的形式，增加图像像素值的动态范围，检测水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像；

[0074] 将经过双边滤波之后的图像的直方图变换为均匀分布的形式，增加图像像素值的动态范围，以此增强螺栓与背景区域的对比度，使图像中的螺栓易与背景区分开来。然后利用如下模板来检测水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的边缘图像。

[0075]-1 2 -1
-1 2 -1
-1 2 -1

[0076] 垂直检测模板

[0077]-1 -1 -1
2 2 2
-1 -1 -1

[0078] 水平检测模板

[0079]-1 -1 2
-1 2 -1
2 -1 -1

[0080] -45°检测模板

[0081]2 -1 -1
-1 2 -1
-1 -1 2

[0082] +45°检测模板

[0083] 205、将水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像整合出图像的边缘；

[0084] 根据公式(3)将水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的边缘图像整合出图像的边缘，至此完成边缘检测。

[0085]

[0086] 206、对整合后的图像的边缘进行直线检测，获取一组直线群；

[0087] 对螺栓边缘图像进行直线检测，得到一组直线群，包括螺栓六条边所在直线以及由噪声和不相关部位引起的误差直线，为了能使螺栓六边直线更够完全检测出来，又不使误差直线过多，限定这组直线数目上限为10，附图5和附图6中用点线进行标示。

[0088] 207、计算所述直线群中两两直线的交点；

[0089] 计算一组包括螺栓六条边所在直线以及由噪声和不相关部位引起的误差直线的直线群中两两直线的交点。

[0090] 208、在所述直线群中两两直线的交点处作夹角平分线，获取一组角平分线；

[0091] 计算这组直线群中两两直线的交点后，并在交点处作夹角平分线以平分两直线夹角(取大于90°的夹角)，得到一组角平分线，附图5和附图6中用虚线进行标示。

[0092] 209、计算所述角平分线中两两之间的交点；

[0093] 接下来，计算得到的这组角平分线中两两角平分线之间的交点。

[0094] 210、获取所述角平分线中两两之间的交点聚集的区域，判断所述区域中交点对应的相邻直线的交点是否均匀分布在同一个圆周上，若是，则执行步骤211，若否，则返回步骤202；

[0095] 获取所述角平分线中两两之间的交点聚集的区域，判断所述区域中交点对应的相邻直线的交点是否均匀分布在同一个圆周上，若是，则以该交点为螺栓顶点，拟合出六边形螺栓边缘，得到螺栓中心预估位置，若否，则继续通过机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头进行对螺栓由左向右、由下向上模式的扫描，对螺栓进行采集图像。

[0096] 211、以该交点为螺栓顶点，拟合出六边形螺栓边缘，得到螺栓中心预估位置；

[0097] 螺栓六个角的角平分线将交于一点，而不相关直线与其他直线交点处的角平分线的交点将无规律地分布。考虑误差影响，实际测得的螺栓六个角的角平分线交点可能不会准确地相交于一点，但是会高度聚集于某一小范围区域，故找出交点聚集度最高的区域，且该区域大小必须小于某一阈值(可经过多次实验测得该阈值)，即可认定该区域中心为螺栓中心。不论图中螺栓是否完整，螺栓中心区域都将会是角平分线交点聚集的区域。然后取该区域中交点所对应的直线，若相邻直线的交点均匀分布在同一个圆周上，则以该交点为螺栓顶点，拟合出六边形螺栓边缘，否则继续通过机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头进行对螺栓由左向右、由下向上模式的扫描，对螺栓进行采集图像。

[0098] 212、根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离，通过所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；

[0099] 以机器人本体的中心作为参考原点，结合视觉算法拟合出的螺栓中心位置与机械手旋转关节角度信息和伸缩关节的缩进量信息，以螺栓中心到视图中心的可行距离最短为最优路径规划的目标函数，即最小化公式(4)，采用多关节协调控制策略，调整机械手，以一定的精度不断使螺栓紧固套筒向螺栓中心位置移动。

[0100]

[0101] 其中，Pm(xm,ym)表示螺栓紧固末端相对于机器人本体中心的位置，Pb(xb,yb)表示螺栓中心相对于机器人本体中心的位置。

[0102] 具体实施时，机械手的调整过程如下：通过视觉检测，得到螺栓中心的预估位置Pb(xb,yb)，然后求预估的螺栓中心位置相对于参考原点的夹角和距离，即式(5)，[0103]

[0104] Δα＝αb-nm                  (6)

[0105] Δd＝db-dm               (7)

[0106] 然后通过式(6)、(7)来计算机械手旋转关节的旋转方向、角度、伸缩量。其中am、dm为作业末端相对于参考中心，即机器人本体中心的夹角和距离。

[0107] 213、接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓。

[0108] 接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，若Δα＞0，则机械手逆时针旋转，若Δα＜0，则机械手顺时针旋转，若Δα＝0，则旋转关节不动。若Δd＞0，则伸缩关节伸长长度，若Δd＜0，则伸缩关节缩进长度。当每获取一帧图像时，将实时预估出螺栓中心位置，反馈给控制器，及时更新Δα、Δd值，以准确地完成螺栓对准工作。

[0109] 具体实施时，控制中心结合多关节协调控制策略，控制机械手各个关机协调联动，采用基于插补策略的协调控制算法，无论作业末端是否到达了上一个指令给出的姿态位置，直接使用下一个指令给出的姿态位置指令和当前的位置进行插补，而不是和上一个指令给的姿态位置进行插补。避免误差的累加，保证了当前指令的准确性，使关节得以平滑、稳定运动。由此使作业末端以一定精度不断接近螺栓中心位置，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓。

[0110] 本实施例中，通过安装在螺栓紧固套筒中心位置的微型摄像头对现场图像进行实时采集，机器人控制中心对实时视频图像进行预处理，然后对螺栓进行识别与定位，将视觉检测给出的螺栓中心预估位置反馈给控制中心，计算出螺栓对准的最优路径后，通过多关节协调控制器，调整机械手的两个关节，使螺栓紧固末端对准螺栓，然后两支机械手带动螺栓紧固套动对卡住螺栓头与螺母，套筒旋转完成螺栓紧固作业，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。

[0111] 请参阅图3，本发明实施例提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的一个实施例包括：

[0112] 图像处理单元301，用于对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；

[0113] 计算单元302，用于根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；

[0114] 第一移动单元303，用于接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓。

[0115] 本实施例中，通过图像处理单元301，计算单元302和第一移动单元303，解决了紧凑型线路杆塔和多回路线路杆塔得到广泛应用，横担间和相间距离越来越小，给人工带电作业的安全性带来了新的难题，加上带电检修技术人材的严重匮乏，高空作业对作业人员体力的高要求，极大地制约了带电作业的及时、高效进行，影响了供电的可靠性的技术问题。

[0116] 上面是对本发明实施例提供的一种输电线路螺栓紧固机器人各单元进行详细的描述，下面将对一种输电线路螺栓紧固机器人附加单元进行详细的描述，请参阅图4，本发明实施例提供的一种输电线路螺栓紧固机器人的另一个实施例包括：

[0117] 第二移动单元401，用于接收预先设定的即停工作参考点，移动到所述即停工作参考点；

[0118] 图像采集单元402，用于移动到即停工作参考点后，通过机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头进行对螺栓由左向右、由下向上模式的扫描，对螺栓进行采集图像；

[0119] 图像处理单元403，用于对机械手末端的螺栓紧固套筒中央的微型摄像头采集的图像进行预处理和螺栓边缘拟合和定位，得到螺栓中心预估位置；

[0120] 图像处理单元403具体包括：

[0121] 双边滤波子单元4031，用于对机械手末端的微型摄像头采集的图像进行双边滤波；

[0122] 边缘检测子单元4032，用于通过将双边滤波后的图像的直方图变换为均匀分布的形式，增加图像像素值的动态范围，检测水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像；

[0123] 整合子单元4033，用于将水平、垂直、+45°、-45°四个方向上的螺栓边缘图像整合出图像的边缘；

[0124] 直线检测子单元4034，用于对整合后的图像的边缘进行直线检测，获取一组直线群；

[0125] 第一计算子单元4035，用于计算所述直线群中两两直线的交点；

[0126] 角平分子单元4036，用于在所述直线群中两两直线的交点处作夹角平分线，获取一组角平分线；

[0127] 第二计算子单元4037，用于计算所述角平分线中两两之间的交点；

[0128] 拟合子单元4038，用于获取所述角平分线中两两之间的交点聚集的区域，若所述区域中交点对应的相邻直线的交点均匀分布在同一个圆周上，则以该交点为螺栓顶点，拟合出六边形螺栓边缘，得到螺栓中心预估位置，否则继续通过图像采集单元402对螺栓进行采集图像。

[0129] 计算单元404，用于根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息；

[0130] 计算单元404具体包括：

[0131] 第三计算子单元4041，用于根据所述螺栓中心预估位置，计算出所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离；

[0132] 第四计算子单元4042，用于通过所述螺栓中心预估位置相对于机器人本体中心的夹角和距离，计算出所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息。

[0133] 第一移动单元405，用于接收所述机械手旋转关节的角度信息和伸缩关节的缩进量信息，调整机械手的旋转关节和伸缩关节，使得机械手末端的带有微型摄像头的螺栓紧固套筒与螺栓卡准与紧固螺栓。

[0134] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0135] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0136] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0137] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

[0138] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0139] 以上所述，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。