本发明属于海上风力发电设备，具体涉及一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统及使用方法。
背景技术：
1、海上风电机组作业环境复杂、维护难度大，常规的人工检修作业存在诸多问题。一方面，人工作业容易受到天气、海况等因素的影响，存在较大的安全隐患；另一方面，人工作业效率低下，检修时间长，大大增加了维护成本。现有技术提出了一些解决方案，如利用连杆机构实现远程操控的机器人臂、采用水下机器人进行水下检修等。但这些方案通常仅能完成特定的检修任务，无法满足海上风电机组全面检修的需求。
2、中国专利公开号为cn113799092a，名称为一种海上风电双臂遥操作智能运维机器人的专利申请，包括运动系统、巡检系统和操控系统，所述巡检系统、操控系统设于运动系统上，巡检系统与操控系统相连，所述运动系统包括车体和导航控制系统，导航控制系统与车体连接，所述操控系统包括操作感知系统、操控机构和随动作业控制系统，操作感知系统与随动作业控制系统相连，随动作业控制系统与操控机构相连，操作感知系统安装于操控机构上。该专利申请虽然能够实现对高风险区域进行全面巡检、对危险的关键设备进行自主操作，但无法用于海上风电机组复杂的作业环境时，难以实现工作时的姿态稳定，且仍需大量人工控制，无法实现自主检修。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统及使用方法，采用视觉导航、多传感器融合，使机器人能够实现对风机塔架的精确定位和动态路径规划，并通过六轴位姿估计算法提升了作业自主性和稳定性。同时，机器人能够通过集成有故障诊断算法的和自主充电算法的边缘计算盒实现自主完成检修全流程，能够自主诊断和自主充电，能够减少人工参与并提高检修效率。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，包括：机器人移动平台、检修作业机构、环境感知及导航系统、智能控制系统和远程监控系统；所述机器人移动平台底部具有驱动轮；所述检修作业机构设置在所述机器人移动平台上，所述检修作业机构包括机械臂，所述机械臂上设置有具有力矩传感器的承重吊钩；所述环境感知及导航系统包括多个广角摄像头，所述环境感知及导航系统包括集成有目标检测和六轴位姿估计算法的边缘计算盒；所述智能控制系统与所述环境感知及导航系统、所述检修作业机构、所述机器人移动平台和所述远程监控系统相通信；所述智能控制系统包括集成有故障诊断算法和自主充电算法的边缘计算盒和工控机；所述远程监控系统包括无线网络通信模块，所述远程监控系统与所述环境感知及导航系统相通信。
4、可选的，所述机器人移动平台底部的驱动轮采用四轮全向驱动轮。
5、可选的，所述检修作业机构的机械臂为六自由度工业机械臂。
6、可选的，所述检修作业机构的机械臂的数量为两个。
7、可选的，所述承重吊钩所述机械臂上还设置有电动扳手和绝缘工具。
8、可选的，所述环境感知及导航系统还包括两组电容式超声波传感器。
9、可选的，所述环境感知及导航系统的广角摄像头的数量为六个。
10、可选的，所述机器人移动平台底部设有多个万向轮。
11、所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统的使用方法，包括以下步骤：
12、s1：通过环境感知及导航系统的多个广角摄像头观测周围环境，将观测信息发送至远程监控系统；
13、s2：通过远程监控系统，对智能控制系统发出指令，通过智能控制系统控制机器人移动平台移动至需检修处；
14、s3：通过智能控制系统对检修作业机构进行控制，完成对目标的检修。
15、可选的，步骤s3后，智能控制系统自主驶回充电桩并进行充电；并在充电过程中，实时监测电池状态，调节充电功率。
16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17、本发明的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，采用视觉导航、多传感器融合，使机器人能够实现对风机塔架的精确定位和动态路径规划，提升了作业自主性和稳定性。通过六轴位姿估计算法提升了作业自主性和稳定性。同时，机器人能够通过集成有故障诊断算法的和自主充电算法的边缘计算盒实现自主完成检修全流程，能够自主诊断和自主充电，能够减少人工参与。与传统的人工检修相比，本发明的机器人系统拥有环境感知及导航系统，本发明的机器人系统无需人员直接接触海上风机，避免了高空作业、恶劣天气等诸多安全隐患。机器人配备了环境感知和障碍物规避功能，能够在复杂环境中安全有序地进行作业。此外，本发明还配备了力矩传感器，能够精确控制吊装力矩，确保作业安全。
18、进一步，本发明的系统能够实现全自动化作业，通过环境感知及导航系统，能够自主导航，且能够通过远程监控系统，对智能控制系统发出指令，能够减少人工参与，降低了人员培训、劳动方面的成本投入。同时，机器人具有较强的作业效率，缩短了检修时间，进一步节约了人工成本。
19、进一步，本发明的系统具有检修作业机构，检修作业机构包括机械臂，机械臂上除了承重吊钩外还设置有电动扳手和绝缘工具。能够在环境感知及导航系统发现问题的情况下快速进行修复，不仅能够提高单台风机的检修质量和可靠性，也增强了整个海上风电场的运营效率和稳定性，从而为电网供电提供更加可靠的保障。
1.一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，其特征在于，包括：机器人移动平台、检修作业机构、环境感知及导航系统、智能控制系统和远程监控系统；所述机器人移动平台底部具有驱动轮；所述检修作业机构设置在所述机器人移动平台上，所述检修作业机构包括机械臂，所述机械臂上设置有具有力矩传感器的承重吊钩；所述环境感知及导航系统包括多个广角摄像头，所述环境感知及导航系统包括集成有目标检测和六轴位姿估计算法的边缘计算盒；所述智能控制系统与所述环境感知及导航系统、所述检修作业机构、所述机器人移动平台和所述远程监控系统相通信；所述智能控制系统包括集成有故障诊断算法和自主充电算法的边缘计算盒和工控机；所述远程监控系统包括无线网络通信模块，所述远程监控系统与所述环境感知及导航系统相通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，其特征在于，所述机器人移动平台底部的驱动轮采用四轮全向驱动轮。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，其特征在于，所述检修作业机构的机械臂为六自由度工业机械臂。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，其特征在于，所述检修作业机构的机械臂的数量为两个。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，其特征在于，所述承重吊钩所述机械臂上还设置有电动扳手和绝缘工具。
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，其特征在于，所述环境感知及导航系统还包括两组电容式超声波传感器。
7.根据权利要求1所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，其特征在于，所述环境感知及导航系统的广角摄像头的数量为六个。
8.根据权利要求1所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统，其特征在于，所述机器人移动平台底部设有多个万向轮。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于视觉导航的海上风机检修机器人系统的使用方法，其特征在于，步骤s3后，智能控制系统自主驶回充电桩并进行充电；并在充电过程中，实时监测电池状态，调节充电功率。
