蔡 榕1，任 萱2，邓洁清1，王 坚3，王 松3, 黄灵通2，郭 强3

(1.国网江苏省电力有限公司，江苏 南京210024)

(2.国网江苏省电力有限公司，江苏 镇江212000)

(3.亿嘉和科技股份有限公司，江苏 南京210012)

作者简介：蔡榕（1969—），男，高级工程师，硕士，主要研究方向为电力系统及其自动化，optimistguy@126.com.

通讯作者：王松，男，工程师，wangsong@yijiahe.com.

摘要：为了实现工作人员在集控中心进行站所内的巡检和操作任务，提出了一种带电操作机器人系统。该系统是以基于图像识别的操作机器人为本体的智能系统，用于执行变电房高压柜的状态识别和开关操作。针对该机器人系统，提出了一种基于三维点云的深度相机标定方法，实现了机器人手眼坐标系的统一。设计了一种针对旋转类型按钮的定位算法，实现了机器人对开关的定位和操作。实验表明，将带电操作机器人部署在实际站所中进行测试，对旋钮类型开关、压板及按钮的一次性操作成功率达到93.88%。由此得出，该机器人系统能够稳定运行，并可实现高压电柜上4种类型开关的自动化操作，该研究为智能变电站的发展做出了有效探索。

关键词：图像识别；计算机视觉；机器人技术；智能变电站

中图分类号：TP249   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)04-0062-05

随着科技不断进步和电力行业深入发展，电力系统的自动化程度越来越高，变电站也逐渐趋于无人化或少人化［1-2］。目前大部分无人值守变电站采用图像处理技术对现场设备进行巡检识别，实现智能化监控［3-4］。在变电房中，当电气设备由一种状态切换到另一种状态时，需要进行一系列的开关操作，往往需要工作人员抵达现场执行，时间消耗比较多。电网集控中心对开关进行远程操作的需求日渐增加，而自动化变电柜的成本较高，并且更换变电柜需要进行断电处理，会对生产、生活秩序造成影响［5］，而操作类型机器人可以实现对变电柜的远程带电操作。目前已有的开关柜操作机器人［6-8］是基于地面小车的移动平台实现的，其体积较大，并且容易受到地面坡度或台阶的影响，因此对操作范围有一定的限制。本文设计并实现了基于轨道运行的带电操作机器人系统，其不受变电房地面环境的约束，可全范围覆盖变电房的工作空间。

1 机器人系统结构概述

带电操作机器人系统由机械臂模块、视觉伺服模块和行走升降模块组成。机械臂模块由末端执行器、俯仰机构组成，行走升降模块由轨道、平移机构、升降机构组成，视觉伺服模块由深度相机和核心算法组成，机器人本体结构如图1所示。