当前我国电力系统迅猛发展,随着电力系统规模的不断扩大,电力系统的运维需求也是与日俱增,“人力为主”的传统运维检修模式渐渐难以满足日益增长的电力系统运维要求。国家电网公司正在积极推进电网智能运维体系的建立以及电网运维模式的革新,利用先进的智能机器人代替人工进行操作是电网智能运维的研究和发展方向,在一些电力领域已投入实际使用。本文结合与国家电网公司合作的“智能变电站隔离断路器带电检修机器人”和“基于人工智能的多任务协同配电站值守作业机器人”项目,对配变电操作机器人的关键技术——机器视觉技术进行研究,针对室内和户外操作目标以及环境的不同,设计了高鲁棒性的视觉定位和识别方法,通过一系列实验测试和研制应用试验证明了本文方法的有效性。本文主要研究内容如下:1)针对配变电操作机器人的视觉系统整体方案设计。依照配变电操作机器人的视觉任务需求构建了视觉系统整体架构,并根据机器人设计和应用场景的不同,为变电站带电检修机器人搭建了单目视觉平台和为配电房值守作业机器人搭建了双目视觉平台。2)单双目视觉定位方法的设计。针对相机和机械手构成的“眼在手”手眼系统分析相机成像和三维定位的原理,对手眼视觉系统进行标定分析;根据单双目得到图像信息的不同,对单目视觉设计了通过识别存在固定约束的特征来定位的方法,对双目视觉设计了两图像信息拟合求解的定位方法。3)符合高精度定位需求的特征设计与选取。由于变电站隔离断路器不具备高精度定位的特征,通过分析各种定位特征的优劣,设计了尺寸固定的三Mark圆特征用以精准定位;对于配电柜的三个开关,针对其成像情况,选取了远方就地开关、分闸合闸开关的矩形白色面板和摇臂手车的圆形面框作为高精度定位的定位特征。4)针对室内和户外复杂环境影响的图像处理算法设计。对复杂的室内和户外成像环境,设计了基于图像亮度调整优化的自适应阈值分割方法并结合了闭运算操作、中值滤波、Canny算子边缘提取,用以消除亮度、噪声、成像质量等因素的影响,从图像中准确提取定位特征的轮廓边缘,并设计最小二乘的椭圆拟合和最小外接矩形的拟合方法对边缘进行拟合得到定位特征的图像几何信息。5)开关类型和档位识别算法设计。针对开关类型识别,分析开关的特征差异,设计了基于灰度特征的模板匹配算法并优化了其对于亮度变化和干扰的适应性;针对开关档位识别,根据其开关旋钮的轮廓特性设计了基于边界距离优化的椭圆拟合方法以反映开关旋钮的偏转情况从而判断档位。6)实验测试与研制应用。基于室内和户外环境,对视觉系统的定位和识别进行了一系列实验测试,证明了视觉系统的鲁棒性和有效性;通过完整的视觉系统与配变电机器人的配合操作试验,验证了视觉系统可以完成配变电操作机器人的视觉任务,辅助机器人准确完成操作,证明了其实用价值。