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汉口一座220kv线路的铁塔上,出现了一个特殊的工作人员:外型像一个方盒子样的巡线机器人。这是武汉供电公司与武汉大学共同研发的首款巡线机器人,每个造价约40余万元。工作人员将它挂上高压线路后,机器人就可以自己握住高压线,沿线滚爬作业。同时,机器上的红外探头对线路和周边环境进行数据收集,检测出导线等的损伤程度。供电工程师     

基于单目机器视觉的高压输电线路障碍物定位研究

高压输电线巡线机器人运行线路上的障碍物识别定位,是实现巡线机器人自主导航的关键技术之一。针对110k V高压输电线路地线结构的特点,提出了基于单目机器视觉的高压输电线路障碍物定位研究方法。通过在巡检机器人本体上安装单目摄像机,利用单目摄像机采集前方线路图像,对图像中的障碍物进行识别,利用识别出来的障碍物位置中心与摄像机的位置关系建立测距几何模型,来对巡线机器人前方障碍物进行定位。该方法可以较精确地对巡线机器人前方约(1-2)m内的障碍物进行定位并测距,且误差小、识别率高、响应快。最后,通过实验验证该方法有较高的可行性和有效性,能够极大提高巡线机器人自主导航能力。     

一种巡线机器人的机械结构设计及运动学分析

高压输电线路沿线地理环境复杂、线路长,经常穿越山河湖泊与密林,使得巡检难度大,耗费成本高.因此,针对110kV高压输电线路,设计了一种轻量化双臂巡线机器人,通过减少机器人整体自由度,减轻机器人自重,降低控制难度,从而使其更加稳定与节能.同时提出一种自主越障方式,能够跨越110kV输电线路上防振锤、跳线等障碍物.通过运用标准D-H法建立了巡线机器人的运动学模型,并在Robotic工具箱中对巡线机器人的越障过程进行建模仿真.通过仿真得到了越障过程中机器人越障臂各关节的运动参数曲线,验证了该巡线机器人连杆参数及越障步态设计的合理性.     

巡线机器人机械本体结构设计与基于SolidWorks的虚拟仿真

通过研究国内外架空电力线路巡线机器人的研究现状,分析了巡线机器人的本体结构特点及存在的问题,探讨了巡线机器人机构、跨越障碍等关键技术.在设计出巡线机器人整体方案的前提之下,在SolidWorks平台上进行了零件图、子装配图、总装图的仿真设计与装配.     

架空输电线路巡线作业机器人的研制

回顾国内外架空输电线路巡线作业机器人的研究现状,提出一种巡线作业机器人的机械结构设计和控制系统,详细阐述了巡线作业机器人的行车移动机构、越障运动机构、线路检测设备与方法、系统控制等关键技术,最后对电力输电线路巡线机器人的发展趋势和应用前景作了展望。     

高压巡线机器人的设计与实现

针对110 kV输电线路具有防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、跳线、转弯等诸多障碍,线路与障碍物的相对位姿和形态不是非常固定的特点,首先设计出了一种全新的巡线机器人的机械结构,并对该结构的各个组成部分进行了详细的说明;然后,对巡线机器人的控制系统进行了设计。本体控制系统采用两级分布式计算机控制结构,规划级用于机器人管理和路径规划,直接控制级用于机器人的姿态和运动控制。实验线路上的运行表明,机器人较好地实现了自主越障,能够完成规定的巡检任务。     

高压输电线路自动巡线机器人机构设计及在约束条件下的逆运动学分析

设计了一种全新的输电线路自动巡线机器人的机械结构,介绍了该结构的各个组成部分。通过对巡线机器人系统的力学分析,得到了机器人运动的约束条件,在此约束条件下,采用一种可用于实时控制的循环坐标下降法(cyclic-coordinatedescent,CCD)对机器人的逆运动学进行了分析。仿真实验表明,这种迭代算法对于有运动约束系统的逆运动学分析具有较强的适用性,而且具有非常好的收敛性,特别适合于在线计算,便于巡线机器人的实时运动控制,同时验证了机构设计的可行性。     

穿越式巡线机器人自动上下线装置设计

为了改进现有的人工辅助巡线机器人上下输电线方法存在的效率低、安全性差的缺点,针对实验室研制的穿越式巡线机器人,设计一套自动上下线装置,使其能够自动进出高压输电线,实现对线路的巡检。建立了吊篮的三维模型,通过ANSYS对其进行了静力学分析;介绍了引导导轨的结构,分析了机器人的结构参数对其影响;设计了自动上下线的驱动装置,对其钢丝绳的选型、卷筒的设计、电机的选型进行了分析。建立了原型样机,通过实验验证了结构的可靠性以及方案的可行性。     

质心调节式巡线机器人机械本体的结构设计

依据高压输电线路特点及巡检要求,设计了一种质心可调节的巡线机器人机械本体的结构,满足在线行走和跨越简单障碍的性能,具有一定的爬坡能力。运用CAD和UG软件对巡线机器人进行二维图纸绘制和三维建模工作,经过反复的结构优化,最终完成了巡线机器人的机械本体结构的设计。     

基于SolidWorks的巡线机器人机械本体设计及越障运动仿真

巡线机器人对高压架空输电线路的检测与修复是一种安全,可靠,高效的检测方式.机器人的机械本体结构是整个系统的基础,也是目前主要的技术障碍之一.首先介绍了巡线机器人机械本体的设计要求和关键技术,然后详细描述了基于SolidWorks软件平台设计的一种带有轮式爬行驱动及夹紧装置,过障碍物时可仿人攀援的多关节新型巡线机器人.最后,针对这款机器人运用Solidworks COSMOS Motion动力学插件进行运动仿真,通过跨越高压电力线的常见障碍物来验证该设计方案的可行性.     

架空高压输电线路走廊树枝修剪机器人研究

在对高压巡线机器人多年的研究基础上,设计了一种架空高压线路走廊树枝修剪作业机器人构型。该机器人通过超长绝缘操作臂携带末端工具可以实现对高压线路走廊下方及两侧机器人作业半径内超长树枝的修剪。同时研究末端工具与树枝作业机理,提出了一种新的树枝修剪机器人作业方法,并完整设计了机器人的机械结构,对机器人进行了实体建模以及典型工况的运动仿真,验证了机器人作业过程中的运动学与动力学特性,为机器人的制造选型以及后期优化设计提供了重要参考。     

新型双臂巡线机器人越障过程受力分析

巡线机器人越障机构的设计是影响巡线机器人应用的关键技术,新型双臂式高压输电线路巡线机器人的手臂采用了旋转关节并联柔索的复合结构。介绍了巡线机器人的基本结构及相关参数,根据机器人越障机理将其划分为6个主要阶段,建立了每个阶段机器人手臂各关节及柔索的力学模型。通过计算机仿真分析,给出了机器人越障过程中双臂各关节的转矩曲线以及柔索的拉力曲线,结果显示越障过程中双臂各关节的转矩很小,机器人的重量主要由柔索承担,越障过程中力的变化较为平稳。     

一种基于CPLD的巡线机器人手臂定位控制系统设计

在讨论电力线巡线常用的设备和方法基础上，分析了巡线机器人的结构、检测系统及运动行为规划。根据控制对象的时序要求，抽象出控制系统的行为描述，设计了具有状态及保护、定位功能的有限状态机，最后由可编程逻辑器件加以实现。首次将有限状态机应用在巡线机器人控制系统上，改进了软件设计为主的设计方法。实验室110kV模拟线路上的实验结果表明：该系统很好地实现了机器人运动关节的控制及系统的定位保护功能，响应速度快，可靠性高。     

煤矿井下悬挂式巡线机器人自动控制系统的分析

针对现有的悬挂式巡线机器人在工作中存在的易绞绳、信息传递稳定性差等难题,结合无线传输理论,提出了一种新的悬挂式巡线机器人自动控制系统,并对该控制系统的结构原理等进行分析。通过试验验证表明,该机器人自动巡查控制系统能够实现对井下巡查的机器人的自动控制、数据记录和判定,将监测数据实时传输到地面监控中心,可有效提高煤矿井下的监测准确性。     

武汉大学研制出自主巡线机器人

2011年6月，武汉大学动力与机械学院吴功平教授带领的电力作业机器人团队研制出三种型号的自主巡线机器人和一种型号的除冰机器人，已经在有关省市高压输电线路上试验成功。     

高压输电线路巡检数据库及其管理系统

建立了高压输电线路及部件的线路基础数据库，实现了对线路部件及对应图像的分类管理，为红外诊断提供了后台数据支持，能将诊断结果快速定位到线路部件，以指导线路的检修与维护，并能够为巡线机器人自动过障提供辅助导航信息。     

新型巡线机器人的运动学算法分析

新型巡线机器人单体具有3个转动关节,适用于110kV高压输电线路巡检工作.用常规解法和D-H法分别推导了该机器人的正运动学方程.两种算法推导出的结果实质是一致的.     

一种高压线巡检机器人的设计研究

针对高压线路检修困难的现状,设计了一种高压线巡检机器人。机器人能在电线上越障行走,以检查高压线路上可能出现的隐患问题。介绍了机器人的机构组成与设计,在Pro/E中建立了机器人的三维模型。应用ADAMS模拟高压线上真实环境对机器人进行了仿真测试,分析了机器人通过障碍物与爬坡的情形。制作实物进行了实验,实验结果符合预期要求。     

输电线路巡线机器人机械结构设计分析

针对为了满足500 kV高压输电线路巡检作业要求,提出了一种新型的巡线机器人结构设计方案。该机器人采用对称式机械结构,由两个完全相同的吊臂组成,再加上中间主梁加两个转动关节连接起来,从而研制了巡线机器人样机,并着重阐述了行走单元、开合单元、压紧单元、旋转单元等四大功能单元。在室外搭建了一个1∶1的比例模拟500 kV输电线路及其障碍物的环境,样机在此环境下,完成了行走和越障实验,验证了机器人结构设计的合理性,越障功能的快速性和稳定性。     

高压输电线路巡线作业机器人的动力学建模

分析了高压输电线路巡线作业机器人的结构特征,用Lagrange方法建立了多刚体系统动力学模型。基于此动力学模型,对一种典型工况进行了动力学正问题仿真,验证了该模型的正确性。