【摘 要】
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设计了一种基于视觉伺服控制方法的变电站支柱绝缘子清洗机器人，能够在不停电状态下实现对绝缘子的高效安全无死角清洗，也解决了人工清洗的安全隐患问题。针对机器人在变电站内的带电作业环境，对机器人整体及重要部件进行设计，保证了机器人带电作业的安全性并完成对机器人视觉伺服控制系统的设计。利用YOLO-v4检测算法对目标绝缘子进行实时检测与二维定位，实现了检测精度与识别速度间的平衡，整体识别率达到95%以上。
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设计了一种基于视觉伺服控制方法的变电站支柱绝缘子清洗机器人，能够在不停电状态下实现对绝缘子的高效安全无死角清洗，也解决了人工清洗的安全隐患问题。针对机器人在变电站内的带电作业环境，对机器人整体及重要部件进行设计，保证了机器人带电作业的安全性并完成对机器人视觉伺服控制系统的设计。利用YOLO-v4检测算法对目标绝缘子进行实时检测与二维定位，实现了检测精度与识别速度间的平衡，整体识别率达到95%以上。通过深度相机得到绝缘子与机器人间的相对深度信息来，对平面二维坐标进行转换获取绝缘子真实三维位姿以完成定位，整体定位精度达到3.5 cm以内。根据D-H法建立机器人连杆坐标模型，利用五次插值法规划机器人作业轨迹，保证了机器人各关节安全平稳运行，并设计了一种模糊-PID控制器对机器人期望轨迹进行控制和修正，保证了控制精度及稳定性。在变电站实际环境下进行清洗作业试验和耐压试验，验证了机器人视觉伺服控制系统在带电作业环境下对不同类型绝缘子实现高效清洗的可靠性，并通过数据对比验证了机器人相比人工作业能够提高清洗效率5%，减少清洗时间8 min。
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