机器人带电作业中的视觉定位与优化策略

卞越洋，高晓科，张伟军

(上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240)

0 引言

在电力作业中，一个重要内容就是将电流从高压线引流到各工厂、小区等用电场所。为了保证生产生活的不中断，需要在带电情况下完成作业，这对操作的精确性和安全性带来了很大考验。当前，操作员需要乘坐十几米高的升降平台，靠近高压电线，近距离手动完成高压带电作业。在带电情况下，人工操作十分危险，已有多起人员伤亡事故。因此，用机器人远程作业成为一种紧迫的替代方案[1]。

另一方面，随着经济发展和科技进步，机器人作业应用在越来越多的场景中，尤其是在一些危险环境中，机器人技术的应用有效降低了人员伤亡，提高了工作效率[2]。当前主流的做法是操作人员通过人眼观察位置，远程操作机器人，但人眼远距离观察，并不能得到较为精确的目标位置[3]。通过机器视觉技术，让机器人自主定位目标，自动化完成作业，是未来发展的方向。

在引流作业场景下，需要将电流从10 kV的高压电线上引导到跌落式熔断器上。完成作业的前提是，精确识别出2个目标物体，即熔断器和高压线缆。为解决带电作业场景下的熔断器和线缆的识别问题，可以利用机器视觉技术，通过视觉算法，从相机图像中识别出目标物体。通过相机参数的标定和坐标系之间的转换，得到目标物体在空间中的位置，给作业机械臂提供定位指导，进而完成自动化作业的目标。

本文在形状匹配算法的基础上，提出了一种分块和拼接策略，很大程度上解决了目标物体变形、遮挡等问题，提高了算法的准确率和鲁棒性。……