机器人安全应用系列(四):压强与力量

正人机互动的接触传统的工业机器人,通常使用安全监控停止以及速度分离监控等手段,从时间和空间两个维度,将操作人员和机器人进行安全隔离。如果在同一时间和空间内,操作人员与机器人依然具有互动的需求,便可能产生直接的物理接触。这些物理接触,特别是其中的非预期接触,例如碰撞、冲击、挤压等等,都可能对操作人员产生直接的伤害。     

皮尔磁:机器人安全应用(五):合理布局

正机器人系统的布局在机器人的应用中,目标与安全性、劳动力成本、生产能力和人体工程学等息息相关。一旦确定了系统类型,阐明了技术要求,明确了生产目标,项目成功最关键的因素之一就是高效的系统布局。布局巧妙,不仅保障操作人员的安全,更能带来生产力的提升;设计不合理,不但会严重降低生产效率,更会产生新的风险。构建系统布局的要素构建系统布局的第一步,是让设计工程师了解空间和产品流     

面向乘客舒适性的多列车协同巡航控制

为了提高多高速列车在协同运行时的安全性以及舒适性,提出了一种基于改进分布式一致性算法的多高速列车协同巡航控制策略。首先,设计了可随列车运行速度实时变化的安全距离间隔。其次,联合加权双曲正切函数给出分布式协同控制策略;同时通过坐标变换将列车闭环动力学误差模型转换为典型的二阶多智能体系统模型,并利用李雅普诺夫稳定性证明了闭环系统在误差状态下的渐进稳定性。最后,通过仿真对所提方法进行验证,所提方法能动态的调节列车之间的安全距离,且始终将加速度限制在[-0.7,0.7]m/s²以内。结果表明了多列车跟踪运行的安全性和舒适性都能得到保障。     

高压输电线路下吊车作业报警和监控系统设计

本文介绍一种安全报警与作业监控于一体的防止吊车触电的监控系统。它利用电场感应原理和ZigBee通信技术判断吊车臂与高压输电线路之间的距离,当低于预先设定的安全距离时向车载装置发送报警信息。系统将吊车实时的位置通过简化匹配算法显示在GIS地图上,同时根据车载装置中的GPS模块发送的位置信息判断吊车与输电线路之间的距离,低于设定的保护距离时,系统通过3G/GPRS向车载装置发送语音提示,同时通过短消息向巡检人员发送消息。系统分为近电监测、车载装置以及吊车作业报警和监控系统3个部分。近电检测装置安装在吊车臂,车载装置安装在驾驶室内。实际测试表明,系统测试精度较高,满足高压输电线路下的吊车防触电保护和实时作业监控的需求。     

通往机器人安全之路——皮尔磁工业自动化(上海)有限公司

<正>随着机器人应用效率的不断提高,人与机器可以进行更紧密的合作。静态防护设备正在逐渐接近其性能极限。如今的趋势已不再是全封闭的机器人单元,而是转向人机协作(HRC),它可以尽可能地减少防护设备,同时保障操作人员的安全。事实上,每一类应用都需要单独的安全相关评估。机器人安全标准在机械指令中,机器人被归类为部分完成的机械。标准ISO 10218《工     

“大运行”模式下调度操作票系统的一体化应用

通过对"大运行"模式下各级调控人员操作票系统的日常应用情况和多级调度、监控间的操作票相关业务的研究,实现各级调度和监控的在线下令、回令,并快速、准确根据操作任务生成操作票,"大运行"模式下调度操作票系统是一个以图形平台为基础,利用智能推理机技术和在线交互技术,使各级调控部门操作票能够自动生成、高效交互,提高了操作票编制、审核的效率,保证了操作命令在各单位之间的流转速度,减轻了运行人员工作量和工作压力,节约了时间,有效保障了电网的安全、稳定运行。     

基于ToF技术的高压输电线路带电作业安全监测方法

针对高压带电作业过程中人工实施安全监测难的问题,提出了1种基于飞行时间(time of flight, ToF)深度相机的高压带电作业实时安全监测及预警方法。在对高压输电线路带电作业方式和典型工况分析基础上,基于带电作业安全距离对带电作业人员的安全作业空间进行了划分,利用ToF深度相机对带电作业安全距离进行实时检测,采用安全作业空间边界越界和入侵检测实现安全预警;同时对影响安全监测的绝缘绳索进行甄别和排除,提高了该方法对野外复杂环境的适用性和准确性。在现场试验时,杆塔上的观察人员与系统同时进行安全监控,系统进行了12次报警,而观测人员仅进行了5次报警提示,其他7次报警是由于作业人员足部仅触及报警线边缘,精度要求高,故观测人员没能及时报警。通过现场试验验证了基于ToF深度相机的高压带电作业实时安全监测系统的准确性和可靠性,与人工监测相比,系统可大幅提高带电作业安全监测的有效性,能有效预防带电作业人身伤害事故的发生。     

基于遗传算法的机器人动态视觉检测系统

建立了一种基于二自由度机器人视觉伺服系统,该系统通过实时监控和跟踪运动目标,实现对运动目标的相对距离和瞬时速度的动态检测。本系统为双目视觉系统,采用遗传算法进行特征点匹配,利用其随机搜索的特点,更快更好地找到全局最优值,从而得到较高匹配精度的点。最后通过三维重建和建立速度模型,实现了对机器人动平台运动参数的动态检测,并给出测量精度及改进方法。此方法还适用于多自由度并联机器人和空间复杂运动的检测。     

具有完全隐私保护的电-气综合能源系统分布式协同算法

电-气综合能源系统中,电力系统和天然气系统分属不同代理，需要进行分布式协同。“弱中心化架构”下的分布式协同过程中,代理与协调中心之间通过直接的信息交互实现算法收敛，各代理隐私数据面临严重的泄露风险。针对这一问题，文中提出了具有完全隐私保护的分布式协同算法，将多方安全计算理论引入分布式协同框架，通过同态加密技术以密文形式进行电-气协同，实现了“弱中心化架构”下的完全隐私保护。同时，提出自适应凸松弛和恢复方法求解非凸天然气系统子问题，提升了求解速度。最后，通过算例分析验证了所提算法的有效性。     

面向电缆隧道巡检机器人的通信系统

随着电网隧道化及隧道网络化的不断扩大,保障电缆隧道安全稳定运行成为了首要任务。机器人巡检自动化的发展为电缆隧道安全巡检提供了有效途径,然而电缆隧道的特殊环境严重制约了传统天线系统的通信距离和质量,给巡检机器人的移动通信带来了困难。本文首先分析无线电波在电缆隧道内的传播特性,得出传统天线系统在隧道内通信困难的原因,并提出将漏泄电缆通信技术和光纤通信技术应用于电缆隧道巡检机器人通信中,以替代传统天线,同时针对电缆隧道的高电压环境,设计了一种面向电缆隧道巡检机器人的漏泄电缆分布式系统。     

基于多机器人协同操作的电动汽车快速换电系统

论述了电动汽车快速换电系统结构和其控制方法,设计了基于多台六自由度、多传感器的直角坐标机器人和三自由度堆垛机、中转台和电池充电架的多机器人协同换电系统硬件结构。同时,设计了换电系统中的主控单元,提出了适用于多机器人协同操作的电池更换系统的工作流程,实现了电池更换的快速、全自动运行。所述方法已在山东省电动汽车充换电站中得到了应用。     

基于任务空间双模式结合的遥操作机器人系统

遥操作技术是空间、深海以及遥远距离等特殊环境下机器人完成作业任务的关键技术。构建了基于PHANTOM手控器及MOTOMAN机器人的遥操作机器人系统平台,能够实现对象的主从抓取、自主抓取以及两者结合抓取等几种抓取任务,并完成人性化用户界面的设计。针对遥操作机器人主从双边存在的时延问题,设计了基于任务空间检测的自主模式和主从模式相结合的遥操作机器人系统工作模式,相比于传统的遥操作机器人系统所采用的工作模式更加省时高效。实验结果表明所提出的工作模式能够满足存在通信时延情况下遥操作机器人完成任务的需要。     

基于单片机激光雷达汽车防撞预警系统设计

本系统采用合泰HT32单片机,使用激光雷达测距,测得与前车之间实时距离数据,结合路面状况、驾驶员反应速度等因素,建立安全距离模型公式,运用加速度计计算出本车实时速度,将以上数据加入单片机进行运算得到安全距离值,将其数据实时在数码管上显示;用设计的安全距离值与实测安全距离值作比较,当实测距离小于系统设计安全距离值时,系统将会预警。驾驶员根据预警信息,作出相应处理,避免追尾事故的发生。     

利用安全审计网关技术实现应用系统运维安全防护

黄山供电公司从2001年正式进行信息化建设以来,应用系统的规模和数量不断增加。为了保证各应用系统安全稳定运行,需要内部运维人员以及第三方技术人员协同维护各应用系统,因此存在内部人员误操作、第三方技术人员越权访问窃取数据等运维安全问题。黄山供电公司信通公司根据信息技术基础架构库（ITIL）的框架,设计了运维审计系统,采用旁路部署方式,对运维人员实现身份鉴别和认证、操作过程全程监控、越权操作阻断、操作行为审计等,实现各应用系统运维过程的“事前预防、事中控制、事后审计”。从而提升公司信息安全管理水平,确保各应用系统能够安全稳定运行,为公司各类业务的正常开展提供有效保证。     

锅炉承压管道无损检测机器人系统

介绍适用于带鳍片的锅炉热交换器承压管道无损检测的机器人系统。承压管道呈矩阵式分层排布 ,检测机器人可在管道表层平面做XY方向运动 ,同时将所带柔性臂深入到管道之间的狭小空间 ,利用柔性臂末端的CCD探头 ,超声探头及应变片测径仪对管道外表面缺陷进行检测。并介绍了机器人的行走机构、狭小空间内检测探头和控制系统的设计     

基于非对称耦合综合优化算法的机器人无线充电技术应用

文章提出非对称耦合优化综合算法,通过多目标函数优化,基本不受低频磁场的影响,在变电站机器人巡检路线上设置无线充电点,满足机器人持续充电需要,续航能力对比原来无线充电技术提升至10倍以上,可对变电站巡检机器人进行实时充电并优化管理,降低机器人充电故障率并提高其利用率,发挥机器人替代运维人员部分工作,实现人机协同作业为电网安全提供保障,实现GIS智能变电站真正自主寻源和非对称无线充电的机器人巡检。采用非对称耦合无线方式充电,可以克服传统供电成本高、可靠性低等问题。     

康复步行训练机器人位置和速度跟踪误差同时约束的安全预测控制

康复步行训练机器人通过跟踪医生指定的运动轨迹,帮助患者步行训练,针对运动过程中位置和速度跟踪误差过大,影响康复者的安全问题,提出一种预测控制方法,目的是使康复步行训练机器人从任意位置出发同时实现轨迹和速度跟踪,并将跟踪误差约束在指定范围内,提高系统的安全性。通过离散化康复步行训练机器人的动力学模型,建立了具有控制增量形式的预测模型。在预测时域内,设计轨迹跟踪误差性能优化指标,并构建运动位置和速度跟踪误差约束条件,通过设计辅助运动轨迹并求解控制增量形式的二次规划问题,获得了时域内满足误差约束条件的预测控制。通过仿真和实验研究,结果表明了所提控制方法同时约束位置和速度跟踪误差的有效性和优越性。     

110kV AIS隔离开关操作产生的瞬态磁场特性研究

在空气绝缘变电站(air insulated substation,AIS)中,隔离开关操作产生的电弧是变电站最主要的电磁干扰源,会在空间中产生高频的电磁辐射并耦合到二次设备上,影响二次设备的正常运行。为了研究隔离开关操作引起的瞬态磁场,文中设计了模拟实际隔离开关操作的骚扰源系统,利用该系统研究了110kV AIS隔离开关分合操作所产生的磁场随母线参数、隔离开关触头距离、电源容量变化的规律。结果表明:该系统可以产生频率在1.1 MHz至1.8 MHz之间、最大磁场强度为235 A/m的空间磁场,与现有文献报道的户外变电站隔离开关操作磁场实测数据相吻合。     

基于点云数据的输电线路保护区范围内安全隐患检测分析方法的研究

为保证电力供应安全、可靠,需要在输电线路运行阶段,将树障、危险施工隐患点列入重要区段进行提级管控,定期对隐患点进行清理。这需要运行人员了解隐患点所处的实际位置、数量、与地面之间的安全距离。因此需要研发一个精准、有效的预测工具。文章采用数据分析软件 Pix４Dmapper,根据里查德方程进行合理的树障面积计算,设计一套树障预测系统。该系统拥有数据采集、分析计算、警示功能,可用于实际工作。     

基于TOF技术的输电带电作业安全监测与预警系统

针对目前我国输电带电作业中缺乏安全监控及预警手段和方法的现状,提出一种基于TOF技术的带电作业实时安全监测与预警系统。采用TOF摄像机实时对工作人员周围的空间进行三维重建,获取工作人员附近物体的坐标信息,进一步检测工作人员与身边物体的距离信息,并且当工作人员与导线等带电体的距离超过设定值时便会触发报警系统提醒操作人员。试验结果表明:该系统可实现自动化、实时化监测,可靠地保证输电带电作业人员的人身安全。该系统对预防或减少带电作业人员人身伤害等事故的发生具有十分重要的工程实践价值。