本發(fā)明涉及電力機(jī)器人，特別涉及一種變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。定期進(jìn)行變壓器油樣采集分析可以檢測(cè)變壓器內(nèi)部油質(zhì)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并診斷設(shè)備內(nèi)部的電弧放電、過(guò)熱等異常故障，從而提前預(yù)警，避免重大事故的發(fā)生?，F(xiàn)有的變壓器油樣采集工作多由人工完成，取油過(guò)程復(fù)雜，作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，易受環(huán)境干擾，且存嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)，采用變壓器取油樣機(jī)器人代替人工作業(yè)，應(yīng)用自動(dòng)化對(duì)接裝置，并優(yōu)化作業(yè)流程，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的運(yùn)維效率和安全性，減少人工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，并確保電力供應(yīng)的高可靠性，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

3、如何實(shí)現(xiàn)變壓器油樣自動(dòng)化的主動(dòng)采集是一個(gè)亟需解決的技術(shù)問(wèn)題，為了解決這一技術(shù)問(wèn)題，需要從采集機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、采集機(jī)器人系統(tǒng)自檢控制（現(xiàn)有方式自檢策略缺乏）以及機(jī)器人導(dǎo)航控制（現(xiàn)有方式導(dǎo)航控制精度低）等方面進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。例如，在采集機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，現(xiàn)有方案主要結(jié)合取油機(jī)器人和取油箱進(jìn)行取油，機(jī)器人搭載取油用的注射器，每次取油的時(shí)候需要機(jī)器人行走到取油箱旁邊進(jìn)行管路對(duì)接后取油，依次將各個(gè)注射器抽滿，每次都需要進(jìn)行油路對(duì)接，不僅安全性差，而且取油效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)及方法，取油箱內(nèi)的油樣抽取裝置能夠預(yù)先進(jìn)行油樣的抽取并通過(guò)循環(huán)泵和各個(gè)支路進(jìn)行循環(huán)，機(jī)器人達(dá)到之后只需要將油樣采集完成的注射器取走即可，無(wú)需進(jìn)行取油口的對(duì)接，也無(wú)需進(jìn)行油樣的現(xiàn)場(chǎng)抽取，在避免頻繁油路對(duì)接帶來(lái)的安全隱患的同時(shí)，極大的提高了取油效率。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)。

4、一種變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)，包括：取油箱和取油機(jī)器人，所述取油箱包括取油箱本體以及位于所述取油箱本體內(nèi)的油樣抽取裝置，所述取油機(jī)器人包括機(jī)器人底盤以及布置在機(jī)器人底盤上的自動(dòng)柔性對(duì)接裝置；

5、所述油樣抽取裝置包括注射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述注射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上布置有多個(gè)油樣抽取用的注射器，所述自動(dòng)柔性對(duì)接裝置包括伸縮機(jī)構(gòu)以及位于伸縮機(jī)構(gòu)上的抓取機(jī)構(gòu)，所述抓取機(jī)構(gòu)用于將所述注射器從所述取油箱本體中取出。

6、作為本發(fā)明第一方面進(jìn)一步的限定，所述抓取機(jī)構(gòu)，包括：注射器夾持組件、伸縮支架、支架連接板、活塞柄提升機(jī)構(gòu)、高度調(diào)整塊、抓取旋轉(zhuǎn)底座和柔性調(diào)整機(jī)構(gòu)；

7、抓取旋轉(zhuǎn)底座固定在伸縮機(jī)構(gòu)上，抓取旋轉(zhuǎn)底座的上方安裝有高度調(diào)整塊，所述高度調(diào)整塊與所述柔性調(diào)整機(jī)構(gòu)連接，所述柔性調(diào)整機(jī)構(gòu)與所述支架連接板連接，所述支架連接板與所述伸縮支架連接，所述注射器內(nèi)置有活塞，所述活塞與注射器活塞柄連接，所述活塞柄提升機(jī)構(gòu)固定在所述伸縮支架上，所述活塞柄提升機(jī)構(gòu)用于從注射器活塞柄的底部托起注射器活塞柄。

8、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述柔性調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括：固定端蓋、對(duì)接固定座、大調(diào)整彈簧、軸承擋圈、關(guān)節(jié)軸承、小調(diào)整彈簧和柔性調(diào)整桿；

9、所述高度調(diào)整塊與所述對(duì)接固定座連接，固定端蓋和軸承擋圈將關(guān)節(jié)軸承外圈固定在對(duì)接固定座上，柔性調(diào)整桿穿過(guò)關(guān)節(jié)軸承的內(nèi)圈與支架連接板連接，柔性調(diào)整桿和軸承擋圈之間安裝有大調(diào)整彈簧，固定端蓋和支架連接板之間安裝有小調(diào)整彈簧。

10、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述活塞柄提升機(jī)構(gòu)，包括：驅(qū)動(dòng)齒輪、驅(qū)動(dòng)齒條、升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)和伸縮提升桿，伸縮支架內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向槽，伸縮提升桿布置在導(dǎo)向槽內(nèi)并能夠沿著導(dǎo)向槽上下移動(dòng)；

11、伸縮提升桿的前端用于托起注射器活塞柄，伸縮提升桿上安裝有驅(qū)動(dòng)齒條，升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在伸縮支架上，驅(qū)動(dòng)齒輪安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，注射器夾持組件安裝在伸縮支架上。

12、作為本發(fā)明第一方面進(jìn)一步的限定，所述自動(dòng)柔性對(duì)接裝置，還包括導(dǎo)向?qū)訖C(jī)構(gòu)、x向移動(dòng)滑臺(tái)、y向移動(dòng)滑臺(tái)、豎直機(jī)架和對(duì)接旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述x向移動(dòng)滑臺(tái)固定在機(jī)器人底板上；

13、導(dǎo)向?qū)訖C(jī)構(gòu)和所述伸縮機(jī)構(gòu)均固定在豎直機(jī)架上，y向移動(dòng)滑臺(tái)布置在x向移動(dòng)滑臺(tái)的上部并能夠沿x向移動(dòng)，y向移動(dòng)滑臺(tái)的頂部與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，所述對(duì)接旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述豎直機(jī)架連接，所述抓取機(jī)構(gòu)與所述伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮件連接。

14、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述豎直機(jī)架上連接有滑動(dòng)組件，所述導(dǎo)向?qū)訖C(jī)構(gòu)通過(guò)導(dǎo)向?qū)訖C(jī)構(gòu)固定板固定在連接板上，所述連接板與所述豎直機(jī)架上的滑動(dòng)組件連接以進(jìn)行上下滑動(dòng)，所述導(dǎo)向?qū)訖C(jī)構(gòu)包括：抱桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)板、抱桿機(jī)構(gòu)連接件、抱桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向板、導(dǎo)向板支架、固定桿前傳感器、固定桿后傳感器和抱桿機(jī)構(gòu)固定板，所述抱桿機(jī)構(gòu)用于抱緊取油箱本體上的固定桿；

15、導(dǎo)向板與兩組導(dǎo)向板支架連接固定在導(dǎo)向?qū)訖C(jī)構(gòu)固定板上，導(dǎo)向板呈斜坡結(jié)構(gòu)，作業(yè)時(shí)取油箱的固定桿不動(dòng)，導(dǎo)向板的前端與固定桿球面接觸，沿著斜坡結(jié)構(gòu)的斜面被動(dòng)滑動(dòng)，將導(dǎo)向?qū)訖C(jī)構(gòu)托起，固定桿前傳感器、固定桿后傳感器安裝在導(dǎo)向板支架的前后兩端，作業(yè)時(shí)由固定桿觸發(fā)，對(duì)接檢測(cè)攝像頭安裝在導(dǎo)向?qū)訖C(jī)構(gòu)前部。

16、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述抱桿機(jī)構(gòu)通過(guò)抱桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)板和抱桿機(jī)構(gòu)連接件固定在導(dǎo)向?qū)訖C(jī)構(gòu)固定板上，所述抱桿機(jī)構(gòu)包括抱桿座、抱爪、對(duì)側(cè)抱爪、齒輪、齒條、導(dǎo)軌副、抱桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)輸出軸；

17、抱桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在抱桿座上，齒輪與所述電機(jī)輸出軸連接，齒條布置在齒輪的兩側(cè)，并與齒輪嚙合，齒條上布置有導(dǎo)軌副，抱爪和對(duì)側(cè)抱爪安裝在齒條的兩側(cè)，抱爪和對(duì)側(cè)抱爪分別設(shè)計(jì)成單爪和雙爪結(jié)構(gòu)，齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)齒條和抱爪相對(duì)運(yùn)動(dòng)，抱爪和對(duì)側(cè)抱爪對(duì)叉疊合在一起以將固定桿抱緊。

18、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述對(duì)接旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第一齒輪和第二齒輪，第一齒輪固定在y向移動(dòng)滑臺(tái)上部，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在豎直機(jī)架底部，第二齒輪安裝上旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，第一齒輪與第二齒輪嚙合，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)第二齒輪沿著第一齒輪旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)豎直機(jī)架旋轉(zhuǎn)。

19、作為本發(fā)明第一方面進(jìn)一步的限定，所述機(jī)器人底盤上連接有輪腿組件，機(jī)器人底盤的前端安裝有用于進(jìn)行自主充電的充電口；所述取油機(jī)器人，還包括：機(jī)器人外殼；所述機(jī)器人外殼安裝在所述機(jī)器人底盤上；

20、所述機(jī)器人外殼上連接有激光雷達(dá)、深度相機(jī)、慣性測(cè)量單元、定位單元、超聲波傳感器和油樣檢測(cè)攝像頭；

21、所述機(jī)器人外殼的內(nèi)側(cè)面安裝有反射鏡，所述油樣檢測(cè)攝像頭用于通過(guò)反射鏡的反射檢測(cè)注射器油樣抽取詳情。

22、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述采集機(jī)器人系統(tǒng)還包括：布置在所述機(jī)器人底盤上的自主作業(yè)總控制器、機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)和油樣采集檢測(cè)控制系統(tǒng)，所述電源管理系統(tǒng)與取油機(jī)器人的供電電池連接，所述油樣采集檢測(cè)控制系統(tǒng)分別與伸縮機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)連接以進(jìn)行伸縮和抓取控制；

23、導(dǎo)航定位系統(tǒng)包括導(dǎo)航控制器，所述自主作業(yè)總控制器分別與機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)和移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)通信連接，移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及轉(zhuǎn)向電機(jī)，運(yùn)動(dòng)控制器與導(dǎo)航控制器通信連接，運(yùn)動(dòng)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，運(yùn)動(dòng)控制器與轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與轉(zhuǎn)向電機(jī)均與輪腿組件連接。

24、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述機(jī)器人外殼的前端底部?jī)蓚?cè)分別布置有一個(gè)超聲波傳感器，兩個(gè)超聲波傳感器用于探測(cè)與取油箱柜面的距離，以用于計(jì)算取油機(jī)器人?？繒r(shí)與取油箱的偏轉(zhuǎn)角度。

25、作為本發(fā)明第一方面進(jìn)一步的限定，所述取油機(jī)器人，還包括：設(shè)置在機(jī)器人底盤上的油樣存取裝置，所述油樣存取裝置包括注射器對(duì)接機(jī)構(gòu)、橡膠帽安裝機(jī)構(gòu)和安裝座；

26、注射器對(duì)接機(jī)構(gòu)的伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述橡膠帽對(duì)接桿連接，橡膠帽對(duì)接桿內(nèi)部為氣體通路，橡膠帽對(duì)接桿的下部通過(guò)管路與負(fù)壓氣源連接，橡膠帽對(duì)接桿的吹吸端口處呈錐形槽，在吸氣時(shí)將橡膠帽帶起，吹氣時(shí)將橡膠帽推出；

27、橡膠帽安裝機(jī)構(gòu)安裝在注射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，橡膠帽安裝機(jī)構(gòu)包括橡膠帽柱、橡膠帽和橡膠帽支架，橡膠帽支架呈多分支桿結(jié)構(gòu)，每個(gè)分支桿的遠(yuǎn)端設(shè)置有橡膠帽柱。

28、作為本發(fā)明第一方面進(jìn)一步的限定，還包括注射器對(duì)接機(jī)構(gòu)，注射器對(duì)接機(jī)構(gòu)設(shè)置在注射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上部，包括上下伸縮機(jī)構(gòu)和注射器對(duì)接桿；

29、所述上下伸縮機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述注射器對(duì)接桿運(yùn)動(dòng)，所述注射器對(duì)接桿內(nèi)部為油液通路，所述注射器對(duì)接桿的下部通過(guò)管路與變壓器的出油支路連接，所述注射器對(duì)接桿的出油口用于與注射器的針筒頭部配合連接。

30、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述注射器對(duì)接桿的出油口處為錐形槽，錐形槽所述錐形槽的底部安裝有密封橡膠圈。

31、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述注射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，包括：注射器旋轉(zhuǎn)座和旋轉(zhuǎn)底座，所述旋轉(zhuǎn)底座固定在所述取油箱本體內(nèi)，所述注射器旋轉(zhuǎn)座與所述旋轉(zhuǎn)底座連接，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞著旋轉(zhuǎn)底座旋轉(zhuǎn)，所述上下伸縮機(jī)構(gòu)固定在注射器旋轉(zhuǎn)座上，所述注射器對(duì)接桿與所述上下伸縮機(jī)構(gòu)的活動(dòng)端連接。

32、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述油樣抽取裝置，還包括：多個(gè)油樣推送機(jī)構(gòu)，所述多個(gè)油樣推送機(jī)構(gòu)均勻布置在注射器旋轉(zhuǎn)座上，每組油樣推送機(jī)構(gòu)包括注射器推送模組、活塞推送座、針筒夾持座、注射器、注射器推送模組限位傳感器、注射器夾持機(jī)構(gòu)和在線檢測(cè)傳感器；

33、注射器推送模組、針筒夾持座、注射器、注射器推送模組限位傳感器、注射器夾持機(jī)構(gòu)和在線檢測(cè)傳感器均固定在注射器旋轉(zhuǎn)座上，所述在線傳感器用于檢測(cè)注射器是否在位，所述活塞推送座與所述注射器推送模組的活動(dòng)端連接，所述注射器通過(guò)注射器夾持機(jī)構(gòu)和針筒夾持座限位固定。

34、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，注射器夾持機(jī)構(gòu)包括夾持電機(jī)、針筒抱爪、抱爪齒輪組件和注射器抱爪機(jī)架，夾持電機(jī)、針筒抱爪、抱爪齒輪組件設(shè)置在注射器抱爪機(jī)架上，夾持電機(jī)驅(qū)動(dòng)抱爪齒輪組件運(yùn)動(dòng)以帶動(dòng)成對(duì)針筒抱爪同向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾緊注射器針筒或松開。

35、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，針筒夾持座設(shè)置有注射器針筒d型開口槽，下部設(shè)置有限位槽，用于限定注射器的運(yùn)動(dòng)，在線檢測(cè)傳感器安裝在針筒夾持座上方。

36、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，活塞推送座設(shè)置在注射器推送模組上，并設(shè)置有活塞d型開口槽，所述活塞與活塞柄連接，所述活塞d型開口槽用于與活塞柄貼合以推送活塞。

37、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述注射器采用玻璃材質(zhì)，針筒抱爪的內(nèi)面設(shè)計(jì)成與針筒外壁相吻合的弧形機(jī)構(gòu)，并附有橡膠墊片。

38、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述取油箱，還包括特征標(biāo)識(shí)物、取油箱門、固定桿、接地排和控制單元；

39、取油箱門的內(nèi)面安裝有硅膠防水條，取油箱門上安裝有平面鎖，取油箱門與取油箱本體連接，取油箱本體外側(cè)上設(shè)置有接地排，取油箱本體內(nèi)安裝有控制單元，特征標(biāo)識(shí)物固定在取油箱本體上方。

40、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述取油箱，還包括取油箱升降門，所述取油箱升降門固定在取油箱本體的門框上，所述取油箱升降門包括升降門、限位開關(guān)、貫穿絲桿電機(jī)、貫穿式絲桿和升降門導(dǎo)軌；

41、升降門導(dǎo)軌、限位開關(guān)布置在取油箱本體門框上，所述升降門與所述升降門導(dǎo)軌滑動(dòng)連接，貫穿絲桿電機(jī)固定在取油箱本體上，貫穿絲桿電機(jī)的輸出軸與所述貫穿式絲桿連接，貫穿式絲桿安裝在升降門上，貫穿絲桿電機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)貫穿式絲桿上下移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)升降門沿升降門導(dǎo)軌的升降。

42、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，所述取油箱，還包括取油管路組件，所述取油管路組件安裝在取油箱本體內(nèi)，所述取油管路組件的下部分為三路與變壓器的上取油支路、中取油支路和下取油支路連接，并通過(guò)循環(huán)泵和回油支路回流變壓器；

43、上取油支路、中取油支路和下取油支路均安裝有電磁閥和球閥，所述電磁閥采用常閉閥，循環(huán)泵安裝在回油支路的前端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)變壓器上取油支路、中取油支路和下取油支路與變壓器內(nèi)油的循環(huán)，以便取到合格的油樣。

44、作為本發(fā)明第一方面更進(jìn)一步的限定，取油箱本體內(nèi)的取油管路組件底部設(shè)有壓力傳感器，取油箱本體內(nèi)設(shè)有用于拍攝油位的視覺模塊。

45、第二方面，本發(fā)明提供了一種主動(dòng)自適應(yīng)柔性對(duì)接方法，利用本發(fā)明第一方面所述的變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)，包括以下過(guò)程：

46、取油箱的各個(gè)注射器根據(jù)遠(yuǎn)程指令或者設(shè)定的時(shí)間周期進(jìn)行油樣抽取并儲(chǔ)存；

47、待注射器抽滿油樣后，取油機(jī)器人的自動(dòng)柔性對(duì)接裝置的伸縮機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過(guò)抓取機(jī)構(gòu)將所述注射器從所述取油箱本體中取出。

48、第三方面，本發(fā)明提供了一種融合壓力傳感器與圖像識(shí)別的取樣油位狀態(tài)判斷方法，利用本發(fā)明第一方面所述的變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)，包括以下過(guò)程：

49、根據(jù)壓力傳感器的數(shù)值得到第一油位，根據(jù)視覺模塊的圖像處理結(jié)果得到第二油位，以第一油位和第二油位的加權(quán)和作為最終油位。

50、第四方面，本發(fā)明提供了一種油樣采集主動(dòng)潤(rùn)洗方法，利用本發(fā)明第一方面所述的變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)，包括以下過(guò)程：

51、設(shè)定循環(huán)時(shí)間周期，上取油支路、中取油支路和下取油支路中的油樣等待時(shí)間超過(guò)循環(huán)時(shí)間周期后，打開循環(huán)泵，進(jìn)行變壓器上取油支路、中取油支路和下取油支路與變壓器內(nèi)油的循環(huán)，以便取到合格的油樣。

52、第五方面，本發(fā)明提供了一種關(guān)鍵地標(biāo)輔助導(dǎo)航定位方法，利用本發(fā)明第一方面所述的變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)，包括以下過(guò)程：

53、首次作業(yè)前，根據(jù)建圖指令，控制取油機(jī)器人在作業(yè)環(huán)境中運(yùn)動(dòng)一周，導(dǎo)航定位系統(tǒng)將自動(dòng)生成導(dǎo)航地圖，標(biāo)注取油作業(yè)點(diǎn)后生成作業(yè)地圖，在建圖過(guò)程中通過(guò)視覺識(shí)別電纜溝蓋板位置并記錄位置信息；

54、執(zhí)行取油任務(wù)時(shí)，選擇對(duì)應(yīng)的作業(yè)地圖，選擇需進(jìn)行的油樣采集任務(wù)，取油機(jī)器人自動(dòng)定位當(dāng)前位置，根據(jù)作業(yè)目標(biāo)位置自主規(guī)劃全局路徑并根據(jù)行進(jìn)過(guò)程中的路況信息實(shí)時(shí)生成局部路徑，通過(guò)局部路徑實(shí)時(shí)調(diào)整全局路徑，直至到達(dá)取油作業(yè)位置；

55、在生成全局路徑規(guī)劃時(shí)加入權(quán)重，使電纜溝蓋板覆蓋率大的路徑為最優(yōu)路徑，并在生成局部路徑時(shí)選擇電纜溝蓋板路徑為局部最優(yōu)路徑，使取油機(jī)器人在導(dǎo)航過(guò)程中盡可能沿電纜溝蓋板行走。

56、第六方面，本發(fā)明提供了一種關(guān)鍵地標(biāo)輔助導(dǎo)航定位方法，利用本發(fā)明第一方面所述的變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)，包括以下過(guò)程：

57、在變電站場(chǎng)景中，選取顯著且穩(wěn)定的設(shè)備作為關(guān)鍵地標(biāo)，針對(duì)取油機(jī)器人工作路徑的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)位置進(jìn)行標(biāo)定，構(gòu)建關(guān)鍵地標(biāo)圖像庫(kù)；

58、從多個(gè)角度拍攝關(guān)鍵地標(biāo)，采集圖像后進(jìn)行幾何校正和去噪處理，并提取特征點(diǎn)，生成關(guān)鍵地標(biāo)的特征圖像庫(kù)，將關(guān)鍵地標(biāo)的特征圖像與定位單元坐標(biāo)及方位角信息進(jìn)行綁定，存儲(chǔ)為可檢索數(shù)據(jù)庫(kù)；

59、利用定位單元和慣性測(cè)量單元初步確定取油機(jī)器人的相對(duì)位置，并根據(jù)預(yù)定的路徑進(jìn)行導(dǎo)航，采用視覺里程計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控取油機(jī)器人的移動(dòng)路徑，分析深度相機(jī)的移動(dòng)軌跡，估計(jì)取油機(jī)器人相對(duì)于環(huán)境的位移與姿態(tài)；

60、根據(jù)目標(biāo)位置及關(guān)鍵地標(biāo)位置規(guī)劃路徑，在定位單元信號(hào)正常的情況下，依托定位單元提供全局位置信息，若定位單元信號(hào)減弱，則切換至視覺里程計(jì)輔助導(dǎo)航；根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整取油機(jī)器人的移動(dòng)軌跡，使得在接近目標(biāo)位置時(shí)始終處于最優(yōu)的路徑上；

61、當(dāng)取油機(jī)器人接近目標(biāo)位置時(shí)，從可檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取相關(guān)地標(biāo)圖像，進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，檢索當(dāng)前環(huán)境與可檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中最匹配的圖像，根據(jù)圖像匹配結(jié)果進(jìn)行圖像映射以判斷當(dāng)前環(huán)境中取油機(jī)器人的位置與姿態(tài)偏差；

62、計(jì)算深度相機(jī)相對(duì)于關(guān)鍵地標(biāo)的相對(duì)位姿，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境中取油機(jī)器人的位置與姿態(tài)偏差，結(jié)合已知的地標(biāo)位置信息，校正取油機(jī)器人相對(duì)于關(guān)鍵地標(biāo)的位移和姿態(tài)；

63、在接近目標(biāo)位置時(shí)，持續(xù)采集實(shí)時(shí)圖像并進(jìn)行地標(biāo)比對(duì)和位置微調(diào)，每一次圖像映射后的位姿校正都會(huì)進(jìn)一步縮小誤差范圍，設(shè)定固定的采集間隔進(jìn)行多次圖像比對(duì)，逐步修正取油機(jī)器人的位姿；

64、當(dāng)取油機(jī)器人接近目標(biāo)位置時(shí)，根據(jù)多次地標(biāo)圖像比對(duì)結(jié)果，通過(guò)多次比對(duì)后的位姿收斂結(jié)果，確認(rèn)取油機(jī)器人已精準(zhǔn)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。

65、第七方面，本發(fā)明提供了一種變壓器油樣采集機(jī)器人故障遠(yuǎn)程輔助修復(fù)方法，用于本發(fā)明第一方面所述的變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)，分別進(jìn)行電源管理系統(tǒng)自檢、自主作業(yè)總控制器自檢、機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)自檢、導(dǎo)航定位系統(tǒng)自檢、移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)自檢和油樣采集檢測(cè)控制系統(tǒng)自檢，機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)將所有自檢結(jié)果發(fā)送至云服務(wù)器，以使得云服務(wù)器根據(jù)所有自檢結(jié)果生成輔助修復(fù)策略發(fā)送給機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)，機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)接受到的輔助修復(fù)策略進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)或者發(fā)送給檢修人員。

66、作為本發(fā)明第七方面進(jìn)一步的限定，所述電源管理系統(tǒng)自檢，包括：取油機(jī)器人上電后，電源指示燈亮起，表示電源已接通，取油機(jī)器人內(nèi)部的電源管理系統(tǒng)檢查電池組的狀態(tài)，包括電池電量、電壓和溫度是否在正常范圍內(nèi)；

67、所述自主作業(yè)總控制器自檢，包括：自主作業(yè)總控制器上電后自動(dòng)運(yùn)行引導(dǎo)加載程序，引導(dǎo)加載程序檢查作業(yè)總控制器的串口、網(wǎng)口和usb口是否工作正常，如果有異常則發(fā)出錯(cuò)誤告警，如果檢查正常，則開始檢查下載區(qū)是否有新版代碼未更新，如果有就先將新版代碼從下載區(qū)復(fù)制到app區(qū)，然后開始引導(dǎo)app區(qū)的應(yīng)用程序，如果沒有新版代碼，則直接開始引導(dǎo)app區(qū)的應(yīng)用程序；

68、機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)自檢，包括：上位機(jī)控制系統(tǒng)上電后首先讀取上位機(jī)軟件的版本信息，并與內(nèi)部存儲(chǔ)的兼容版本列表進(jìn)行比對(duì)，如果有新版本則進(jìn)行應(yīng)用更新；然后，開始檢查上位機(jī)控制系統(tǒng)與自主作業(yè)總控制器的網(wǎng)絡(luò)連接，如果網(wǎng)絡(luò)連接失敗，則發(fā)出錯(cuò)誤告警；連接正常后開始讀取自主作業(yè)總控制器的相關(guān)配置參數(shù)，并在屏幕上顯示，驗(yàn)證相關(guān)配置參數(shù)是否符合當(dāng)前作業(yè)要求，如果不符合則發(fā)出錯(cuò)誤告警，提示操作人員檢查并重設(shè)；

69、導(dǎo)航定位系統(tǒng)自檢，包括：導(dǎo)航定位系統(tǒng)上電后首先檢查定位單元、慣性測(cè)量單元、激光雷達(dá)的硬件是否正常，如果硬件有異常則發(fā)出相應(yīng)錯(cuò)誤告警，同時(shí)確認(rèn)定位單元、慣性測(cè)量單元和激光雷達(dá)是否已正確初始化并處于工作狀態(tài)；然后，開始開機(jī)重定位及定位精度校準(zhǔn)，通過(guò)比較實(shí)際位置與預(yù)期位置的差異來(lái)評(píng)估定位單元的準(zhǔn)確性；對(duì)于慣性測(cè)量單元，進(jìn)行零偏校準(zhǔn)和陀螺儀漂移測(cè)試，判斷是否滿足使用精度，如果不滿足則發(fā)出告警信息；

70、移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)自檢，包括：移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)上電后，逐個(gè)檢查驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及轉(zhuǎn)向電機(jī)，確認(rèn)通信正常，無(wú)故障報(bào)警，如果有錯(cuò)誤則發(fā)出相應(yīng)告警；

71、油樣采集檢測(cè)控制系統(tǒng)自檢，包括：油樣采集檢測(cè)控制系統(tǒng)上電后首先對(duì)取油機(jī)器人上的各個(gè)注射器進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位時(shí)檢測(cè)各個(gè)注射器驅(qū)動(dòng)模組的光電檢測(cè)開關(guān)，有信號(hào)輸出時(shí)，停止復(fù)位，并讀取各個(gè)注射器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的編碼器的數(shù)值，作為注射器運(yùn)動(dòng)的零點(diǎn)，復(fù)位過(guò)程中會(huì)不斷檢測(cè)各個(gè)注射器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出力矩，當(dāng)達(dá)到告警閾值時(shí)，立即停止注射器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，并發(fā)出告警信息，提示注射器復(fù)位異常。

72、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

73、1、本發(fā)明創(chuàng)新性的研制了一種變壓器油樣主動(dòng)式采集機(jī)器人系統(tǒng)，包括取油箱和取油機(jī)器人，取油箱內(nèi)設(shè)有油樣抽取裝置，取油機(jī)器人包括機(jī)器人底盤以及布置在機(jī)器人底盤上的自動(dòng)柔性對(duì)接裝置，油樣抽取裝置包括注射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述注射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上布置有多個(gè)油樣抽取用的注射器，所述自動(dòng)柔性對(duì)接裝置包括伸縮機(jī)構(gòu)以及位于伸縮機(jī)構(gòu)上的抓取機(jī)構(gòu)，所述抓取機(jī)構(gòu)用于將所述注射器從所述取油箱本體中取出，取油箱內(nèi)的油樣抽取裝置能夠預(yù)先進(jìn)行油樣的抽取并通過(guò)循環(huán)泵和各個(gè)支路進(jìn)行循環(huán)，機(jī)器人達(dá)到之后只需要將油樣采集完成的注射器取走即可，避免了頻繁油路對(duì)接帶來(lái)的安全隱患，極大的提高了取油效率。

74、2、本發(fā)明提供的變壓器油樣自動(dòng)采集機(jī)器人主動(dòng)自適應(yīng)柔性對(duì)接方法，研制了變壓器油樣采集自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，取油箱的各個(gè)注射器根據(jù)遠(yuǎn)程指令或者設(shè)定的時(shí)間周期進(jìn)行油樣抽取并儲(chǔ)存，待注射器抽滿油樣后，取油機(jī)器人的自動(dòng)柔性對(duì)接裝置的伸縮機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過(guò)抓取機(jī)構(gòu)將所述注射器從所述取油箱本體中取出，在對(duì)接時(shí)具備承載、緩沖及萬(wàn)向柔性調(diào)整功能，使自動(dòng)對(duì)接裝置與取油箱對(duì)接機(jī)構(gòu)主動(dòng)柔性調(diào)整可靠對(duì)接，解決了對(duì)接抓取不成功、注射器油樣跌落及油樣泄露的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了油樣采集自動(dòng)高效、精準(zhǔn)對(duì)接抓取功能，降低了油路頻繁對(duì)接帶來(lái)的安全隱患，提高了取油效率。

75、3、本發(fā)明通過(guò)固定桿抱緊以及偏轉(zhuǎn)角度主動(dòng)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)調(diào)整，使自動(dòng)對(duì)接裝置沿y向被動(dòng)調(diào)整及角度主動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)整，使柔性對(duì)接取油機(jī)構(gòu)的平面自鎖母接頭處于柔性對(duì)接取油口的錐形對(duì)接口范圍內(nèi)，抱桿機(jī)構(gòu)抱爪采用對(duì)叉疊合式結(jié)構(gòu)，可將固定桿牢固抱緊而不會(huì)滑脫，使取油機(jī)器人與取油箱的位置相對(duì)固定，而自動(dòng)對(duì)接裝置的姿態(tài)也被動(dòng)進(jìn)行上下、左右方向的調(diào)整及旋轉(zhuǎn)，為自動(dòng)取油提供方便。

76、4、本發(fā)明提供的變壓器油樣自動(dòng)采集機(jī)器人油樣采集主動(dòng)潤(rùn)洗方法，研制了取油箱裝置，設(shè)定循環(huán)時(shí)間周期，上取油支路、中取油支路和下取油支路中的油樣等待時(shí)間超過(guò)循環(huán)時(shí)間周期后，打開循環(huán)泵，進(jìn)行變壓器上取油支路、中取油支路和下取油支路與變壓器內(nèi)油的循環(huán)，以便取到合格的油樣，通過(guò)取油箱內(nèi)的油樣抽取裝置預(yù)先進(jìn)行油樣的抽取及沖洗，并通過(guò)循環(huán)泵和各個(gè)支路進(jìn)行循環(huán)，多次潤(rùn)洗管路內(nèi)壁及排除廢油，解決了取油管路油樣殘留、雜質(zhì)污染油樣等現(xiàn)象導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了管路、注射器內(nèi)壁的自動(dòng)潤(rùn)洗功能，提高了油樣的潔凈度及自動(dòng)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

77、5、本發(fā)明設(shè)計(jì)了油樣自動(dòng)沖洗及管路切換機(jī)構(gòu)，取油管路組件中設(shè)計(jì)有循環(huán)泵，可實(shí)現(xiàn)變壓器上、中、下三支路油與變壓器內(nèi)油的循環(huán)，以便取到合格的油樣，并可進(jìn)行變壓器上、中、下三路油樣的自動(dòng)切換采集，能夠預(yù)先進(jìn)行油樣的抽取并通過(guò)循環(huán)泵和各個(gè)支路進(jìn)行循環(huán)，機(jī)器人達(dá)到之后只需要將油樣采集完成的注射器取走即可，油樣取、放裝置采用旋轉(zhuǎn)形式，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)注射器油樣的旋轉(zhuǎn)更換采集，操作方便，自動(dòng)化效率高，避免了頻繁油路對(duì)接帶來(lái)的安全隱患，極大的提高了取油效率。

78、6、本發(fā)明提供的融合壓力傳感器與圖像識(shí)別的變壓器油樣自動(dòng)采集機(jī)器人取樣油位狀態(tài)判斷方法，構(gòu)建了物理傳感器與視覺感知深度融合模型，采用加權(quán)融合算法，將壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和圖像識(shí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算，進(jìn)行取樣油位狀態(tài)的精確判斷，解決了油樣采集過(guò)程中無(wú)人值守，易受到氣泡、雜質(zhì)等因素干擾問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)精確的油位狀態(tài)判斷，提高了系統(tǒng)油樣采集及檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

79、7、本發(fā)明提供的變壓器油樣自動(dòng)采集機(jī)器人關(guān)鍵地標(biāo)輔助精準(zhǔn)導(dǎo)航定位方法，基于圖像映射進(jìn)行關(guān)鍵地標(biāo)融合定位，將實(shí)際環(huán)境中的圖像信息與預(yù)先存儲(chǔ)的關(guān)鍵地標(biāo)圖像進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)圖像映射算法對(duì)當(dāng)前位姿進(jìn)行校正和微調(diào)，解決了復(fù)雜環(huán)境中定位單元信號(hào)受限或失效以及里程計(jì)誤差累積等問(wèn)題導(dǎo)致的定位不準(zhǔn)確的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了變壓器油樣自動(dòng)采集機(jī)器人高精度位置?？抗δ埽档土擞捎诙ㄎ粏卧蛻T性測(cè)量單元誤差累積導(dǎo)致的導(dǎo)航偏差，提高了機(jī)器人作業(yè)效率。

80、8、本發(fā)明提供的變壓器油樣采集機(jī)器人故障自檢及遠(yuǎn)程輔助修復(fù)方法，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)故障自檢與預(yù)修復(fù)策略技術(shù)，油樣采集之前，分別進(jìn)行電源管理系統(tǒng)自檢、自主作業(yè)總控制器自檢、機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)自檢、導(dǎo)航定位系統(tǒng)自檢、移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)自檢和油樣采集檢測(cè)控制系統(tǒng)自檢，機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)將所有自檢結(jié)果發(fā)送至云服務(wù)器，以使得云服務(wù)器根據(jù)所有自檢結(jié)果生成輔助修復(fù)策略發(fā)送給機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)，機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)接受到的輔助修復(fù)策略進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)或者發(fā)送給檢修人員，云服務(wù)器輔助進(jìn)行故障的預(yù)修復(fù)，解決了機(jī)器人可能帶著安全隱患工作的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了變壓器油樣采集機(jī)器人系統(tǒng)的功能自檢及故障主動(dòng)修復(fù)功能，提高了機(jī)器人工作的安全性。

81、9、本發(fā)明采用負(fù)壓氣源的吹、吸氣方式實(shí)現(xiàn)注射器橡膠帽的密封安裝，防止油樣撒漏；本發(fā)明的機(jī)器人本體的左側(cè)門背面安裝有反射鏡，方便油樣檢測(cè)攝像頭通過(guò)反射鏡的反射檢測(cè)注射器油樣抽取詳情，在較小視距范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了觀察。

82、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。