架空输电线路自主巡检机器人规划设计

针对架空输电线路巡检中,杆塔、导（地）线上存在诸多障碍物（防震锤、压接管、耐张线夹、悬垂线夹等）及其相对位置和形态不固定的特点,设计了1种能够自主行进、跨越障碍物的巡检机器人。通过本体控制系统规划、传感器识别系统和补给电源设计等关键技术的应用,使巡检机器人上线自主行进过程试验取得初步成功。结果表明：自主行进过程中机器人与地面基站之间数据通信流畅,传感器探测回传图像清晰,从而验证了巡检机器人机构部件及控制系统的有效性。     

自主式寻迹机器人小车的设计

本文结合机器人竞赛,介绍了自主式寻迹机器人小车的设计和具体实现.机器人以凌阳公司的SPCE061A为平台.机器人由传感器、控制器和驱动器等模块组成.采用反射式红外传感器来辨别路线.传感器模块包括了消除干扰信号的电路.对反射光强进行测量,以此为依据设置阈值电压以保证系统的可靠性和准确性.控制模块预置了导航地图并实现访问景点的PID控制算法.驱动模块的电机速度采用PWM方式进行控制.     

高压输电线巡线机器人多传感器相互融合

为了满足电力线路巡视检查的高效化、智能化和自动化的要求,设计了一款基于多传感器相融合的巡线机器人控制系统。首先详细分析了电力巡线机器人控制系统硬件结构,并针对机器人在巡线过程中多个传感器信息相互配合过程中易出现的错误信息,提出了一种多传感器信息相融合技术,系统采用多传感器融合法为实现机器人越障动作作基础保证。实验结果表明,多传感器融合法能够实现传感器信息的高度融合,具有较高的融合准确度,对于巡线机器人的非线性多传感器检测系统的越障提供了有利的保证。     

基于MSP430的小车式灭火机器人设计

本设计是以MSP430F149单片机为核心的小车式灭火报警机器人,通过红外火焰传感器的数字输出进行火源寻找,并根据采集到的信号对行进方向进行调整,同时利用红外对管实现机器人避障。机器人行进过程中能够依据火焰传感器的模拟量输出估算出机器人与火源之间的距离,并利用MQ 2烟雾浓度传感器检测周围烟雾浓度。此外本设计具有液晶显示功能、蜂鸣器报警功能以及LED灯光报警功能。整体设计低能耗、低成本,实验表明：小车式机器人能够快速有效的寻找到火源,并进行灭火,适用于家庭、宿舍、加油站等小型场所。     

一种场磨式三维大气电场传感器

针对市面上电场传感器只能探测一维电场垂直分量且电场测量结果存在一定的误差,为了更加精确地测量大气电场强度,提高雷暴云预警的准确率,提出一种场磨式三维大气电场传感器,传感器主要结构由屏蔽罩、感应电极、光电开关、叶片和电机组成,电路设计主要包括I-V转换电路、差分放大电路、峰值检测电路和滤波电路等,进行传感器实地电场测量实验并整理实验数据;实验结果表明,该传感器能够对环境电场进行水平和垂直分量测量,有效反映了环境电场特征,验证了场磨式三维大气电场传感器结构设计和电路设计的有效性。     

基于红外传感阵列的目标运动方向探测与识别研究

针对单个红外传感器无法获取障碍物距离之外的其他信息,本文设计了红外传感器阵列检测系统,不仅能探测运动目 标距离信息还能识别目标的运动方向。 当运动目标通过红外阵列时,该系统检测到红外反射回波信号转换为目标距离信息后, 采用 K-means 聚类把运动目标信号从背景噪声中分离出来,再经过最小二乘拟合提取目标运动方向特征,最后通过分类器对 8 种不同运动方向进行有效感知分类。 实验结果表明,该方法能够成功识别出目标的 8 种运动方向,当分类器参数 K 取值为 5 时,平均识别准确率达到 0. 83 以上,试验结果验证了本文提出的基于红外传感器阵列对目标运动方向进行准确探测与识别的 可行性,为实现多模态融合机器人动态避障奠定了基础。     

基于嵌入式的环境温湿度监测系统设计

主要以库房环境温度和湿度数据监测及预警为研究对象,研究设计了一种基于嵌入式开发的库房环境温湿度监测系统。系统设计通过集成温湿度传感器SHT71检测目标环境温度和湿度信号,并经过一系列信号分析与处理,最终研究实现对目标环境温度和湿度状况的实时监测与预警提示。实验结果表明,系统设计能够较为精确的实现对目标环境温湿度状况的实时监测,具有一定的社会应用价值。     

基于信息融合技术的无线火灾探测报警系统

为解决传统火灾报警系统出现误报和漏报的问题,将多传感器复合探测技术和无线通信技术应用到火灾探测报警系统中,设计了一种基于STM32为主控制芯片的智能分布式无线火灾探测报警系统。该系统能同时采集CO浓度、烟雾浓度和温度3个火灾参数,利用无线通信技术进行数据传输,采用智能算法对火灾信息进行处理和判断。经调试,该系统能及时、准确地预警火情。     

移动机器人避障研究

传统的移动机器人基本上都采用专用处理器和专用操作系统,这已不能满足现代机器人的发展要求,随着嵌入式系统的发展,移动机器人正向经济化、小型化、智能化和通用化方向发展。本文以高性能ARM处理器S3C2410为核心,进行机器人底层运动控制系统的设计,设计了机器人系统的而整体结构和对避障就行了分析,重点设计了步进电机驱动模块。对于模糊控制和BP神经网络做了理论研究。采用了超声波传感器对移动机器人周围的环境进行探测,设计了以AT89C52单片机为控制器的多路超声测距模块,并进行了测距实验,测距精度可以满足机器人避障要求。     

基于表面肌电信号的上肢康复机器人变阻抗控制技术研究

我国老龄人群肢体障碍者很多,运动康复技术是康复治疗的有效手段。但医患比例严重失调难以使得人人都能享受到康复医疗服务。康复机器人通过阻抗控制技术能够与人体进行一定的安全交互,但现有康复机器人多采用定阻抗控制,环境适应能力弱,难以应用于临床。针对上述问题,提出一种变阻抗控制方法,以采集使用者的表面肌电信号为输入条件,通过改进随机森林算法训练识别使用者上肢的运动角度。并配合末端力传感器,获得使用者的运动意图,再通过变阻抗控制器完成康复运动。搭建了实验平台,并对轨迹跟踪和康复训练能力进行验证与评估。结果表明所设计的控制器能够控制机器人完成康复运动。     

输电线路智能警示装置及安装机器人的研究

针对现有警示装置的缺点,笔者提出一种安装在高压输电线路上的智能警示装置。该装置采用球体外形提高防风能力,从输电线路获取工作电源,发出闪光警示信号;采用微波和双红外探测技术,当物体靠近输电线路达到警示距离时发出声响警示信号。提出一种用于在输电线路上安装和拆除上述警示装置的机器人。该机器人采用轮式行走机构,在机器人上装有摄像头,图像信息无线传输到地面,工作人员根据图像信息对机器人进行遥控操作。机器人亦可用于警示球的拆卸。试验结果表明:输电线路智能警示装置能够主动探测到移动目标并自动报警,提高了警示装置的警示效果,且具有防风机构设置,能够适用于风力较大地区;安装机器人能够在输电线路上带电安装或拆除警示装置,操作简单,提高了警示装置的安装速度和安装质量,经济效益明显。     

基于深度信息的巡逻机器人避障系统实现

针对巡逻机器人的避障导航,基于Realsense深度摄像头获取环境深度信息,在使用机载计算机对深度图像进行分层处理的基础上,设计了巡逻机器人避障导航系统,同时对巡逻机器人通信协议以及决策流程等进行了改进设计,最后在ROS机器人开源操作系统上对其进行实验及验证。实验结果表明,在相同环境下,该方法能使巡逻机器人快速、安全、有效地避开静态障碍物而到达目标点。该方法不仅能够提高避障的成功率,获得实时避障效果,而且能够降低巡逻机器人的数据处理量,有利于巡逻机器人的移植。     

基于多传感器数据融合的档案存放安全性预警系统研究

针对目前电力档案存放安全性预警工作存在的信息反馈滞后、预警干预机制不完善、风险管控能力较弱等问题,开发了一款基于多传感器数据融合的档案存放安全性预警系统。通过构建面向多维参数的传感器集群网络,引入改进过的多传感器数据融合算法并融入预警分类器建立面向电力档案的动态预警模型,在MATLAB2016b环境下进行模型效能仿真验证,较好解决了多维应用背景下的电力档案存放安全性预警过程中人力耗费与实际效能失衡、信息反馈滞后等问题,具有动态预警精准、泛化预警能力强、风险管控变化趋势预估效率高等优势。以国家电网某省电力公司为效能评价载体,利用VS2012平台开发了验证环境并对模型进行了实证分析,分析结果表明,所提模型可以实现全方位的电力档案存放安全性动态预警,在预警实时性、模型拟合度、信息过载处理效率等方面具有明显优势。     

Development and Control of Multi‐Degree‐of‐Freedom Mobile Robot for Acquisition of Road Environmental Modes

The acquisition of information about the environment around a mobile robot is important for purposes such as controlling the robot from a remote location and in situations such as that when the robot is running autonomously. In some research, audiovisual information has been used. However, the acquisition of information about force sensation, which is included in environmental information, has not been well investigated. The mobile‐hapto, which is a remote control system with force information, has been proposed, but the robot used for the system can acquire only the horizontal components of forces. For this reason, in this research a three‐wheeled mobile robot consisting of seven actuators was developed and a control system was created for it. The robot can acquire information about horizontal and vertical forces without using force sensors. By using this robot, detailed information on the forces in the environment can be acquired and the operability of the robot and its ability to adjust to the environment are expected to improve.     

室内移动机器人的三层规划导航策略

针对室内移动机器人导航问题，提出一种包括全局规划层、局部路径优化层、反应式导航．控制层的导航策略。根据已知环境建立全局拓扑地图，为机器人提供全局导航信息；根据机器人当前位置，从全局地图中提取信息生成采用有向线段描述的局部地图，在机器人运行过程中，不断利用传感器信息更新局部地图，并根据图中有向线段之间的拓扑关系获得机器人的局部路径点，机器人采用传感器信息、地图信息、历史轨迹信息的反应式导航方法趋向局部路径点。仿真试验表明，导航策略可以产生优良的运行轨迹，并确保机器人在复杂环境中安全运行。     

在未知环境中作业移动机器人的定位算法

针对移动机器人在未知环境中的定位问题,通过对移动机器人在未知环境中的运动分析,结合多传感器信息,提出了一种新的移动机器人在未知环境中的定位算法。该算法可根据移动机器人的运动过程,不断更新其位置状态,对下一步位置状态进行预估计,根据实测传感器信息对预估值进行修正,获得实际位置状态。仿真实验表明本算法的有效性。     

基于智能空间的变电站机器人复合全局定位系统设计

变电站机器人对于坚强智能电网的建设具有重要意义,针对室外大范围环境下巡检机器人在没有任何初始位姿先验知识情况下通过传感器观测全局定位的问题,结合智能空间技术,本文提出了一种智能空间下基于ZigBee指纹定位与改进粒子滤波的复合全局定位系统。该方法首先利用变电站环境下已有的无线网络,通过UPnP技术将机器人接入智能空间,在智能空间中采用BP神经网络进行ZigBee指纹初步定位,然后在初定位基础上利用粒子群优化的粒子滤波算法完成精确定位。实验结果表明,本文设计的算法实现了变电站机器人与智能空间的零配置与松耦合,可有效提高初始全局定位精度并改善算法性能,缩短迭代时间。     

Multi‐target detection and grasping control for humanoid robot NAO

Graspirng objects is an important capability for humanoid robots. Due to complexity of environmental and diversity of objects, it is difficult for the robot to accurately recognize and grasp multiple objects. In response to this problem, we propose a robotic grasping method that uses the deep learning method You Only Look Once v3 for multi‐target detection and the auxiliary signs to obtain target location. The method can control the movement of the robot and plan the grasping trajectory based on visual feedback information. It is verified by experiments that this method can make the humanoid robot NAO grasp the object effectively, and the success rate of grasping can reach 80% in the experimental environment.     

基于实时预警的火电厂技术监督管理系统

针对目前火电厂技术监督管理信息较为分散,不能及时了解设备运行状态的现状。设计整合所有技术监督信息的技术监督管理系统平台,实现技术监督信息的实时处理与预警。详细介绍系统功能设计、实时数据库设计及系统特色。整个系统采用B/S/D结构,应用Java App let、Java Servlet、COM+、数据库触发器、数据挖掘等技术,实现了技术监督工作的在线实时监督。     

强台风环境下配电线路故障概率评估方法

针对强台风环境下配电线路故障问题,提出了一种台风到来前配电线路故障概率评估方法。首先,根据历史灾害损失数据拟合强台风环境下的杆塔故障概率曲线;其次,利用流体力学软件对配电网所在区域进行风荷载仿真计算;最后,在真实台风环境下根据台风实时气象信息计算配电网所在区域的风荷载,并计算配电线路整体故障概率。算例验证了强台风环境下该方法对配电网线路故障概率评估的合理性和实用性,该方法可为中国东南沿海配电网台风期间应急预警及防灾减灾工作提供借鉴参考。