變電站智能巡檢機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘?要：在電網(wǎng)領(lǐng)域中變電站屬于重要的樞紐，定期對(duì)其進(jìn)行巡視處理，有助于確保變電站相關(guān)電氣設(shè)備的合理運(yùn)行與正常使用，近幾年，我國(guó)在電力技術(shù)發(fā)展的過程中，變電站巡檢技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的人工巡檢轉(zhuǎn)變成為機(jī)器人的巡檢形式，在此過程中，應(yīng)根據(jù)機(jī)器人巡檢工作特點(diǎn)、需求等合理進(jìn)行視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過正確的方式方法提升變電站的巡檢工作效果，滿足當(dāng)前的時(shí)代發(fā)展需求，為后續(xù)工作的正確落實(shí)提供幫助。

關(guān)鍵詞：變電站;智能巡檢機(jī)器人;視覺導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在變電站智能巡檢機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)遵循與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展原則，利用合理的方式針對(duì)變電站進(jìn)行合理的巡檢處理，針對(duì)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與改革，以此維護(hù)變電站各方面工作的合理落實(shí)，達(dá)到預(yù)期的工作目的。

1 視覺導(dǎo)航整體結(jié)構(gòu)

1.1 功能要求

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的過程中，變電站的電力體制在逐漸改革，電力系統(tǒng)已經(jīng)開始向著自動(dòng)化的方向發(fā)展，在變電站部分的工作中，相關(guān)機(jī)械設(shè)備的電氣信號(hào)，可以利用監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等相關(guān)系統(tǒng)、絕緣監(jiān)測(cè)方式等獲取，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控目的，在一定程度上可以降低相關(guān)變電站的維護(hù)工作數(shù)量，并延長(zhǎng)巡視與檢修工作周期。在變電站智能巡檢機(jī)器人相關(guān)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)的工作中，應(yīng)樹立正確觀念意識(shí)，遵循科學(xué)化、合理化的工作原則，采用正確方式方法提升整體設(shè)計(jì)工作效果，充分發(fā)揮出相關(guān)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作用，使得系統(tǒng)的運(yùn)行功能符合要求。當(dāng)前在變電站的智能巡檢工作中，已經(jīng)提出了相對(duì)應(yīng)的工作建議與要求，在設(shè)計(jì)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的過程中，應(yīng)遵循科學(xué)化的工作原則，通過合理的方式提升設(shè)計(jì)工作效果。保證其有著信息實(shí)時(shí)化搜集處理功能、數(shù)據(jù)處理功能、運(yùn)動(dòng)響應(yīng)功能與其他功能，滿足當(dāng)前的時(shí)代發(fā)展需求，全面增強(qiáng)各方面工作效果，為后續(xù)工作的良好發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 總體結(jié)構(gòu)

對(duì)于相關(guān)機(jī)器人而言，在實(shí)際設(shè)計(jì)的工作中，為了更好的創(chuàng)建視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，應(yīng)遵循科學(xué)化的工作原則，全面提升整體設(shè)計(jì)工作效果。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)合理創(chuàng)建移動(dòng)提運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)，將PC104主板結(jié)構(gòu)以及PMAC2A-104運(yùn)動(dòng)控制卡以及相關(guān)電機(jī)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器設(shè)備等合理融入其中，以便于在機(jī)器人實(shí)際巡檢期間，針對(duì)運(yùn)動(dòng)以及行為進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用的過程中，可以全面的搜集各種數(shù)據(jù)信息，合理使用超聲技術(shù)方式、激光雷達(dá)技術(shù)方式、GPS技術(shù)方式等，以便于合理的開展路徑規(guī)劃工作、巡檢相關(guān)工作等等。在此工程中，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)化的將局部數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)等搜集在一起，結(jié)合車體情況開展動(dòng)力學(xué)建?；顒?dòng)，在接收相關(guān)速度指令數(shù)據(jù)之后，可以將其分解到相關(guān)的電機(jī)中，通過解算的方式，了解電機(jī)承受速度特點(diǎn)，以便于合理的進(jìn)行電機(jī)管理控制，利用正確的方法全面提升整體設(shè)計(jì)工作效果以及質(zhì)量，在一定程度上能夠增強(qiáng)各方面工作效果與水平。

2 變電站智能巡檢機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 路徑導(dǎo)航設(shè)計(jì)

當(dāng)前在視覺導(dǎo)航設(shè)計(jì)的過程中，可以將其劃分成軌線類型、路邊線類型與路面分割類型的視覺引導(dǎo)形式，應(yīng)遵循與時(shí)俱進(jìn)的工作原則，提升各方面工作質(zhì)量。

①對(duì)于軌線引導(dǎo)而言，主要是預(yù)先針對(duì)機(jī)器人需要行走的路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證設(shè)備可以按照線路進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。使用此類方式在一定程度上可以營(yíng)造較為良好的路面環(huán)境，無需參照其他的內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)。[1]

②在對(duì)路邊線進(jìn)行提取的過程中，應(yīng)將道路兩側(cè)的邊緣線提取出來，之后應(yīng)當(dāng)將邊緣線的交點(diǎn)計(jì)算而來。在此過程中，還需按照相關(guān)機(jī)器人的實(shí)際行走路線，合理的設(shè)計(jì)兩側(cè)邊緣角平分線。在利用此類方式的過程中，無需進(jìn)行標(biāo)記處理，有助于提升工作質(zhì)量，但是，很容易出現(xiàn)邊緣缺乏明顯性的問題，也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)航效果受到一定影響。[2]

③通常狀況之下，路面亮度很高，采集圖像的中間下部分屬于道路部分，所以，應(yīng)合理使用路面分割方式，通過鏈碼跟蹤方式進(jìn)行處理，使得圖像可以劃分成為路面與非路面兩種，之后使得機(jī)器人設(shè)備可以在道路中間運(yùn)行。在采用這種方式的過程中，應(yīng)保證道路部分與非道路部分之間的亮度差符合要求，如果兩個(gè)部分的亮度差較低，將會(huì)使得分割效果受到影響，也不能確保導(dǎo)航參數(shù)設(shè)計(jì)的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，穩(wěn)定性也會(huì)面臨一些瓶頸問題。[3]

2.2 視覺處理設(shè)計(jì)

在視覺處理設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)合理使用視頻采集系統(tǒng)與技術(shù)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際狀況與視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、要求等，正確的選擇攝像頭設(shè)備，將其設(shè)置在車體的前部位置。通常情況下，在機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)遵循科學(xué)化的原則，結(jié)合工作特點(diǎn)、需求等，合理的進(jìn)行相互協(xié)調(diào)與管控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，創(chuàng)建出科學(xué)化的工作模式與管理體系。在設(shè)計(jì)視覺處理系統(tǒng)的過程中，應(yīng)使用各種模塊對(duì)其進(jìn)行組建處理，每個(gè)模塊都應(yīng)結(jié)合視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能要求、目標(biāo)要求等進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，通過正確的設(shè)計(jì)，全面提升整體設(shè)計(jì)工作效果與水平，將各方面設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來。[4]

2.3 圖像處理處理設(shè)計(jì)

在圖像處理設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)總結(jié)豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，遵循科學(xué)化的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合各方面工作特點(diǎn)、需求等，合理的完成相關(guān)設(shè)計(jì)任務(wù)。一方面，應(yīng)重視彩色分割系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)規(guī)律特點(diǎn)、導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求等，將彩色分割設(shè)計(jì)方式合理應(yīng)用其中，創(chuàng)建出科學(xué)化的工作模式，以此提升設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量水平。在此過程中，還需按照彩色分割設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求，正確的進(jìn)行相互協(xié)調(diào)控制。如果在彩色圖像處理的過程中，還使用傳統(tǒng)的灰度圖像處理方式，將會(huì)導(dǎo)致工作效果降低，所以，可以使用像素公式針對(duì)各種原始凸顯進(jìn)行灰度化處理，在對(duì)比各種結(jié)果的情況下，合理的設(shè)計(jì)。[5]

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及測(cè)試

在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，在晴天環(huán)境、陰天環(huán)境、早晨環(huán)境與無法預(yù)知參考軌線的坐標(biāo)位置上開展試驗(yàn)活動(dòng)，機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中，最高速度是0.7米每秒，平均速度是0.5米每秒，與到航線之間的偏離誤差最高為4厘米。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，所獲得的圖像像素為60幀每秒的二十四位彩位圖，在導(dǎo)航參數(shù)獲取到其他處理流程中，所消耗的時(shí)間為1秒鐘，在一定程度上可以滿足實(shí)時(shí)化的處理要求。在機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行期間，可以更好的拍攝出有代表優(yōu)勢(shì)的圖像內(nèi)容，結(jié)合各種圖像的特點(diǎn)、規(guī)律等，正確的進(jìn)行處理，有助于提升整體圖像處理工作效果，將導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)、作用等全部發(fā)揮出來，以此提升各方面工作的可靠性與有效性，增強(qiáng)整體工作的力度。[6]

4 總結(jié)

在變電站智能巡檢機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)總結(jié)豐富的經(jīng)驗(yàn)，遵循科學(xué)化與合理化的工作原則，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)全面提升整體智能變電站巡檢工作效果與水平，將先進(jìn)工作方式與設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來，增強(qiáng)各方面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)力度與工作水平，優(yōu)化工作機(jī)制，提升機(jī)器人的視覺導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果，滿足當(dāng)前的工作要求。

參考文獻(xiàn)：

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[4]姜道偉.變電站智能巡檢機(jī)器人的定位和導(dǎo)航[D].新疆：新疆大學(xué)，2016，22（34）66-99.

[5]趙凱雅.用于移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備的視覺導(dǎo)航系統(tǒng)和方法：中國(guó)，CN201811027541.8[P].2018-12-04.

[6]東北大學(xué).基于視覺示教的移動(dòng)機(jī)器人定位與導(dǎo)航系統(tǒng)：中國(guó)，CN201810832511.8[P].2018-11-30.

作者簡(jiǎn)介：沈治國(guó)（1977-），男，湖南長(zhǎng)沙人，軟件工程碩士，副教授，主要研究方向：電子信息、嵌入式技術(shù)。