基于Hopfield神经网络的变电站巡检机器人自主导航方法

针对变电站巡检机器人自主规划问题,为了使变电站巡检机器人快速有效的自主规划出最佳巡检路线,缩短最优路径规划时间和巡检作业时间,保证变电站巡检机器人更快、更有效地自主完成巡检作业,提出了一种基于Hopfield神经网络算法的变电站巡检机器人自主导航方法,同时结合磁轨迹导航和RFID技术。利用MATLAB仿真实验,验证了该方法的有效性和实用性。     

受路网和测量约束的变电站巡检机器人路径规划

采用机器人对变电站高压线路测温可以大大提高日常巡检任务的智能化水平,但是巡检过程中存在路网限制和频繁启停能量消耗大等问题,须考虑最优路径与最佳测温停靠地点的相互制约性。为了解决上述问题,基于图论对变电站环境进行建模,通过分析巡检机器人在路网中对目标点测温时相机的位姿约束,建立了以时间消耗最小为目标的路径规划模型。提出了一种基于改进蚁群算法的路径优化方法和基于贪婪思想聚类的巡检停靠点选取方法,通过蚁群算法迭代获得机器人的最优巡检路径、巡检停靠点序列以及各停靠点对应的测温点集。最后,采用仿真案例验证了算法的可行性和鲁棒性,基于巡检机器人的实验结果表明该路径规划模型可用于变电站巡检。     

改进蚁群算法的变电站群机器人路径规划研究

群机器人提高了单个机器人的工作效率,同时群机器人协作路径规划是保障机器人之间能够安全运行的前提,对此提出了一种基于改进蚁群算法的路径规划研究,是在蚁群搜索路径时产生个别蚂蚁开辟没走过的道路,采用分块式的格局让机器人在变电站巡检更少的触碰,利用改进蚁群算法在变电站中规划一条总路径最短的有效路径。所提出改进的蚁群算法提高了传统蚁群算法的搜索能力,明显改变了传统算法的局部性调整,而且在搜索过程中体现改进蚁群算法对机器人路径规划的有效性。     

一种基于磁钉和惯导系统的机器人导航控制算法

智能移动机器人能够通过传感器感知环境和自身状态。针对移动机器人变电站巡检的需求,提出了一种基于磁传感器、低精度惯导系统、编码器的机器人导航控制方法。为了校准惯导系统和编码器的积累误差,并标记机器人移动路径,在路径上每隔一段距离设置一个磁钉。在两个磁钉之间根据惯导系统提供的航向控制机器人直行。在磁钉位置,机器人根据磁钉信息校准惯导航向误差及机器人位置误差,并调整机器人航向。该算法所用传感器成本较低,算法简单易行,在工程上易于实现,提高了变电站巡检机器人导航的实时性和定位精度。     

面向变电站多机器人智能协同巡检系统的研究分析

变电站巡检机器人长期面临高温、高电压、强风雷电等外部环境,严重影响巡检机器人的工作质量。为提高变电站巡检机器人系统的稳定性、可靠性及精度,对多机器人智能巡检系统的构建及关键技术进行分析,基于ROS系统的多机器人创新开发平台对巡检机器人模型构建、巡检路径动态规划、避障控制算法、环境建模、人-机-环境交互感知等进行实验分析,形成一套面向变电站多机器人智能协同巡检系统的研究方法,为变电站巡检机器人后续的研究提供一定的参考。     

基于激光SLAM技术的电力巡检机器人交互控制

提出基于激光SLAM技术的电力巡检机器人交互控制方法,利用激光SLAM技术在地图模型、运动学模型、里程计观测模型以及多传感器观测模型的基础上绘制机器人的巡检地图,通过Dijkstra算法根据巡检地图获得最短巡检路径,并采用DWA滑动窗口法对选取的巡检路径进行评分,选择评分最高的路径作为机器人的巡检路径,完成电力巡检机器人的交互控制。实验结果表明,所提方法的避障效果好、路径规划效果好、控制精度高。     

基于地图匹配的变电站巡检机器人激光导航系统设计

针对目前变电站巡检机器人导航方式存在的不足,设计了基于地图匹配的变电站巡检机器人激光导航系统。介绍了导航系统的系统组成结构,并着重对建图定位软件中的地图创建和定位结算模块的实现方法行了设计,同时也针对机器人的全局路径规划实现方法进行了简要介绍。通过变电站现场测试,本系统具有较高的重复定位精度,满足机器人巡检运行的要求。     

基于ROS的电力变电站巡检移动机器人

为了从电力变电站的日常巡检任务中释放人力资源,设计了一种用于监测变电站设施并收集所需信息的巡检移动机器人。该巡检移动机器人搭配HIK视觉平台、激光传感器和工业个人计算机(IPC),并可在机器人操作系统(ROS)中进行编程。通过预先设定在机器人中的变电站全局地图,一旦接收到巡检任务,该巡检移动机器人可以选择最短路径来完成任务,并且在巡检机器人中使用激光传感器导航方式控制运动方法。此外,还在控制器中添加了Kalman滤波器来排除导航传感器提供的异常位置信息。通过实验分析,结果表明:该巡检机器人能够在电力变电站中进行巡检工作且满足实际工况需求。     

基于虚拟墙的移动机器人路径跟踪与实时避障方法

针对变电站巡检机器人等移动机器人在设定路径跟踪过程中的实时避障问题,提出了一种路径跟踪算法。该算法通过引入"虚拟墙"这一概念,将移动机器人的路径跟踪问题转化为沿墙走问题,并通过PD控制和模糊控制实现了机器人对设定路径的精确跟踪。通过将"虚拟点集"与机器人探测到的障碍物点集相融合,实现了机器人在进行设定路径跟踪的同时动态规避路径上的障碍物。在MATLAB中对所提算法进行了仿真,并搭建四轮差动机器人平台进行了实验,仿真和实验的结果均验证了该算法的有效性。     

变电站巡检机器人的充电系统设计

通过对变电站巡检机器人充放电系统的研究,设计了基于ATmega128A的智能充电系统,实现了变电巡检机器人锂电池充电管理,给出了系统工作原理、硬件结构和软件运行流程。系统根据变电站巡检机器人的锂电池电量状态自动改变充电电流大小,实现恒流、恒压和涓流过程,使变电站巡检机器人在无人干预的情况下自动充电,为巡检机器人长时间在变电站自主工作提供了动力能源保障。     

基于增量式PID算法的变电站设备巡检机器人控制系统研究

为了避免巡检机器人巡检过程中发生安全隐患和故障,运行轨迹误差较大,提出了基于增量式PID算法的变电站设备巡检机器人控制系统。运用RS485与TCP/IP转换器保证主程序与机器人之间的联络,以高清摄像头、温湿度传感器采集变电站图像与温湿度。控制微处理器内PWM信号,将脉冲数传输给控制模块,得到实际与预期速度,输入到增量式PID模型,应用遥控和机器人自身程序相结合,根据传回的变电站图像令机器人运行时可自主控制,实现精准的巡检任务。通过仿真实验,证明所提系统能够使机器人在巡检过程中平稳运行,运动轨迹误差小,控制效果佳。     

变电站轮式巡检机器人机械臂避障路径规划方法

变电站工作环境特殊且复杂,为保证巡检机器人在执行巡检任务的同时,能更好、更安全地进行作业,提出面向轮式巡检机器人的机械臂避障路径规划方法。利用八叉树结构建模技术,架构巡检机器人工作环境的三维模型与环境更新模型。确定机械臂与环境关系,建立机械臂运动学模型,根据末端执行器位姿的已知与未知情况,完成运动学模型的正解与反解计算。基于关节位姿的三维坐标,设定机械臂连杆不碰撞障碍物为必要条件,依据六次多项函数式解得的关节角速度与角加速度连续轨迹,通过更改非固定参数值,调整机械臂的移动轨迹,最后,利用贝塞尔曲线平滑处理路径。仿真试验结果表明,所提方法路径精度更优越,避障效果更理想,符合变电站巡检的实时性需求。     

变电站巡检机器人运动控制系统研究

针对变电站特殊的应用环境,为保证巡检机器人的运行可靠性和停车定位精度,研究设计了变电站巡检机器人运动控制系统.重点论述其行走方式、引导与定位方式、系统软硬件设计、运动控制算法等.通过磁轨迹引导与RFID定位,确定机器人本体姿态和位置,简单可靠,定位精度高,抗干扰能力强.通过两驱动轮差速,两万向轮随动,跟踪磁轨迹,执行运动控制指令,控制灵活,可靠性高.采用S曲线加减速、比例微分寻磁、分段补偿等运动控制算法,运动冲击小,控制误差小.经过工程验证,设计的运动控制系统能够满足变电站巡检机器人的应用要求.     

基于变电站智能巡检的机器人建模研究

变电站的设备巡检是保障变电站安全运行的基础性,用巡检机器人巡检代替传统人工巡检,是电力行业的一次技术性革命。变电站巡检机器人是一个集成自动检测与调试、远距离控制、自主导航与定位等功能的可移动设备,对巡检机器人、传感器及坐标系统进行了建模,了解巡检机器人的整体框架及其工作原理,对巡检机器人的结构功能以及工作架构等进行了系统性研究。     

基于变电站巡检机器人的紫外电晕检测系统及检测方法研究

传统手持式人工巡检存在的运维人员劳动强度大、设备状态识别不标准等问题逐渐暴露,变电站巡检机器人搭载紫外成像设备进行变电站设备局部放电检测遂被提出。以变电站巡检机器人为载体,设计基于机器人的紫外电晕检测系统,通过同类设备的相互比较和单一设备的历史记录比较等手段实现机器人对变电站局部放电设备的智能化检测,成功做到了变电站巡检机器人搭载紫外成像设备对变电站设备进行巡检,并在设备故障初期给出报警,增长了变电站设备故障的预警时间,提高了变电站运行的安全性和信息化程度。     

变电站无人机巡检技术的发展探讨

变电站设备巡检机器人系统在无人值班或少人值守变电站已经得到了较广泛的应用,设备巡检机器人为及时发现和消除设备缺陷,预防事故发生,确保设备安全运行发挥了一定作用。但是变电站设备巡检机器人在运行中仍存在着诸如机器人经常出现点位偏差、表计读数不准确、测温准确性较低、机器人机身笨重、行动不灵活、巡视效率低等问题。变电站运行维护人员是巡检机器人的使用者,现从其角度出发,提出将无人机应用于变电站巡检的创新想法,并对无人机具备的优势进行探讨。     

基于改进的DTW算法的变电站巡检机器人语音识别的实现

提出了一种对变电站巡检机器人进行语音控制的语音识别算法,实现了语音控制机器人。通过机器人携带的拾音器录制采集语音控制命令,根据语音识别的基本原理,对变电站巡检机器人进行语音控制,使其根据人的指令做出相应的动作,完成自动检测和信息查询功能。首先,使用机器人采集语音指令,并将其传送到系统后台构建样本库。其次,对样本库进行分析,提取语音样本的MFCC特征。最后,使用改进的DTW算法作为匹配算法实现语音参数模板匹配,进行语音识别,将识别结果传送给机器人系统控制机器人运动。实验结果表明,该算法能够提取有效的语音指令,识别语音指令时间短,识别正确率高,满足了对巡检机器人的实时控制要求。     

室内变电站设备巡检机器人关键技术研究与应用

针对室内变电站的故障巡检问题,分析了室内巡检机器人的关键技术,通过对现有成熟机器人结构进行改造升级,开发了一套适用于室内变电站的智能巡检设备及系统。通过在现有室外巡检机器人上安装多轴联动机械臂,拓展机器人的作业灵巧度,使其能够适应室内变电站的巡检工作,对室内变电站智能化巡检系统的构建具有指导意义。     

变电站智能巡检机器人系统的设计

本文通过对多个变电站的调研和分析,提出了一套变电站智能巡检机器人系统的方案,该方案由计算机基站、固定检测设备和可移动智能巡检机器人组成。在变电站智能巡检机器系统中实现了在一定程度上代替工作人员的巡检工作。     

基于改进蚁群算法的巡检机器人避障路径规划方法设计

针对机器人进行避障路径规划时存在收敛速度差、规划路径长、迭代次数多以及规划时间长的问题,提出基于改进蚁群算法的巡检机器人避障路径规划方法。首先使用栅格法划分巡检机器人工作环境,通过对像素矩阵等指标的分析,构建栅格地图模型;基于人工势场法提出蚁群路径规划算法,使蚁群适应子空间的搜索;最后在模型中利用该算法,寻找该模型的最佳路径。实验结果表明,运用该方法进行路径规划时,收敛速度高、规划路径短、迭代次数少以及规划时间短。