Drones have the potential to revolutionize power line inspection by increasing productivity, reducing inspection time, improving data quality, and eliminating the risks for human operators. Current state-of-the-art systems for power line inspection have two shortcomings: (i) control is decoupled from perception and needs accurate information about the location of the power lines and masts; (ii) collision avoidance is decoupled from the power line tracking, which results in poor tracking in the vicinity of the power masts, and, consequently, in decreased data quality for visual inspection. In this work, we propose a model predictive controller (MPC) that overcomes these limitations by tightly coupling perception and action. Our controller generates commands that maximize the visibility of the power lines while, at the same time, safely avoiding the power masts. For power line detection, we propose a lightweight learning-based detector that is trained only on synthetic data and is able to transfer zero-shot to real-world power line images. We validate our system in simulation and real-world experiments on a mock-up power line infrastructure.


翻译:无人机有望通过提高生产率、缩短巡检时间、提高数据质量和消除人力操作风险来彻底改变电力线路巡检方式。当前的电力线路巡检系统有两个缺点:(i)控制和感知是分离的,需要准确的电力线路和杆塔位置信息;(ii)避障与电力线路跟踪是分离的,在电力杆塔附近会导致追踪不足,从而减少视觉检查的数据质量。在这项工作中,我们提出了一种模型预测控制器(MPC),它通过紧密地耦合感知和动作来克服这些限制。我们的控制器生成的指令可以最大化电力线路的可见性,同时安全地避免电力杆塔。对于电力线路检测,我们提出了一种轻量级的基于学习的检测器,该检测器仅训练合成数据,并能够将“零样本”转移到真实世界的电力线路图像上。我们在模拟和仿真的电力线路基础设施实验中验证了我们的系统。

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