沿输电线路地线行驶巡检机器人定位方法

针对作者所在团队研制的沿输电线路地线行驶的巡检机器人,分别提出了基于倾角传感器、GPS和线路先验信息模型GIS的全局环境定位方法和基于行走轮编码器及其打滑识别、机器视觉、超声波测距传感器和霍尔接近传感器的局部环境定位方法,给出了机器人定位的相关模型或算法.经现场线路试验研究表明,该方法行之有效.     

沿地线穿越越障巡线机器人能耗模型的研究

根据高压输电线路障碍物的类型,研制了沿地线穿越越障自主越障巡线机器人,而能耗预测是高压线路巡线机器人要解决的一项关键技术问题.分析了其在架空地线上的行驶及越障方式,并根据架空地线呈悬链状的特点,建立了机器人上下坡匀速行驶时行走轮的力学模型,同时根据已有的架空地线数学模型,通过曲线积分法推导出了基于相邻杆塔的水平档距、高差、地线比载、地线水平应力等线路工况参数的能耗模型.最后通过实验验证了该能耗模型的正确性和实用性,为巡检机器人的电源选型以及制定线路的巡检方案提供了相应的理论依据.     

高压多分裂输电线路自主巡检机器人及其应用

介绍了一种沿(超)高压多分裂输电线路行驶的自主巡检机器人,包括自主巡检机器人本体、地面基站、巡检后台管理系统.机器人机械结构的设计针对多分裂线路特色的障碍物如均压环、间隔棒的结构特点以及线路受到多种作用力后复杂变形的几何特点完成,使得机器人能顺利通过各种障碍物,完成线路的全程自主巡检.通过介绍本系统的关键技术:移动机器人机构、控制系统设计、基于电磁导航与机器视觉的自主巡检系统,给出自主巡检机器人的一个典型实例.不同环境下的现场运行试验表明,该巡检机器人系统正确、实用.     

巡检机器人自主充电对接控制方法

为保证轮臂复合式巡检机器人与太阳能充电基站充电座能准确和可靠自主充电对接,提出一种基于位置关系粗定位、视觉伺服精定位、以及压力传感器接合反馈的自主充电对接控制方法.通过感知机器人所处地线坡度信息,将安装在机器人压紧机构的充电插头运动至安装在悬垂C型挂板底端中心部位的充电座附近;根据图像空间充电座中心棱边与成像区域中心线距离来表征图像特征的变化,设计充电精定位伺服控制律,采用变论域模糊控制方法进行精确定位控制;依据贴合在正负电极片下压力应变片传感器信号变化反馈对接状态.模拟线路和实际线路的试验运行结果表明,该方法具有准确、可靠、效率高的特点,能够满足自主充电对接的任务要求.     

基于视觉导航的变电站智能巡检机器人的研究

在当今时代下,机器人建造技术不断提升,而移动机器人也正逐渐应用于生活中的各行各业。在电力行业对机器人的利用屡见不鲜,变电站智能巡检机器人如今已在众多变电站熟练运用。稳定的导航系统能够保障机器人发挥出应有的功能,保证工作运行流畅。目前导航技术和导航算法日新月异,不过需要注意的是应确保技术与实际紧密联系。尤其是在导航技术的...     

球形巡检机器人的动态平衡控制

提出一种解决球形巡检机器人动态平衡控制的方法．利用微分同胚和输入变换建立级联非线性系统模型,设计了基于sigmoidal函数的状态反馈控制律．该方法能够保证闭环系统的状态全局渐近收敛到期望的邻域内．仿真和实验结果表明该方法可行．     

高压巡检机器人下坡节能控速方法

为了减少高压线路巡检机器人能量消耗并对下坡速度进行控制,提出了一种回馈制动与能耗制动相结合的无动力下坡控速方法。通过对下坡过程中机器人受力分析,设计了前轮回馈制动以及后轮能耗制动相结合的控速与能量回收方案。根据输电线路悬链线结构模型特征,提出了机器人无动力恒速下坡控制策略,依据对前后轮无动力恒速下坡特性分析,求解前轮直流电机能量回馈的转速范围,通过调节系统PWM波占空比实现对机器人后轮能耗控速。采用RBF神经网络控制方法对因传感器检测及线路工况等影响因素引起的控制系统PWM波占空比误差进行修正。通过在模拟高压线路和实际高压线路试验验证,结果表明该方法能够达到下坡控速和减少能耗的目的。     

基于图像预处理和语义分割的电力巡检机器人视觉导航方法

由于光照和恶劣天气的影响,传统图像处理方法用于巡检机器人视觉导航方面的识别效率不高,为此,提出一种基于图像预处理和语义分割的电力巡检机器人视觉导航方法。首先,提出基于自适应伽马校正方法的图像增强方法,解决强光、弱光和光照不均对图像的影响,针对曝光情况采用LSTM预测模型自适应调整摄像头角度消除曝光,提升图像良好曝光度;然后,采用改进DenseNet网络对导航路径进行语义分割,提取路径目标区域,通过目标区域像素值的分布拟合机器人的前进路线并计算出偏移量,提供机器人调整行驶姿态的关键参数并利用模板匹配判断导航路径中的走向、定位与分叉标志。实验结果表明,该算法能有效解决由光照和恶劣天气所导致的识别精度低的问题,提高复杂环境下巡检机器人导航定位的精准度。     

基于优化RTAB-Map的室内巡检机器人视觉导航方法

巡检机器人对室内场景进行自主导航监测时,采用视觉同时定位与地图构建（simultaneous localization and mapping,SLAM）方法构建的三维深度地图存在实时性不高、定位精度下降的问题。对此,提出了一种基于RGB-D相机和优化RTAB-Map(real time appearance based mapping)算法的巡检机器人视觉导航方法。首先,通过重新配置RTAB-Map点云更新频率,实现算法优化,构建稠密的点云地图后;采用启发式A*算法、动态窗口法（dynamic window approach,DWA）分别制定全局与局部巡检路径,通过自适应蒙特卡罗定位（adaptive Monte Carlo localization,AMCL）方法更新机器人的实时位姿信息,再将搭建好的实体巡检机器人在软件、硬件平台上完成视觉导航测试实验。结果表明：优化后的RTAB-Map算法运行时的内存占比稍有增加,但获得与真实环境一致性更高的三维深度地图,在一定程度上提高视觉导航的准确性与实用性。     

电力GIS巡检机器人沿狭小空间管道内壁攀爬特性分析

提出了一种利用GIS巡检机器人进入GIS管道进行巡视和检修作业的新方法,首先给出了GIS巡检机器人的基本结构,GIS巡检机器人要实现整个GIS装备内部无盲区的检修作业,要求机器人能够沿着内壁管道进行攀爬作业。本文建立了GIS巡检机器人沿管道内部的底端、顶端、左右壁面、一般壁面进行攀爬的受力分析平衡模型,并基于该模型对机器人的沿内壁攀爬特性进行了理论分析,得到了作业环境参数、机器人机械结构参数和电气控制参数三者之间耦合关系模型,基于此为GIS巡检机器人的系统优化设计奠定了理论基础。最后,开发了GIS巡检机器人物理样机系统,并在实际的GIS装备中进行了巡视和检修作业实验,获得了所需GIS巡检机器人攀爬性能。本文GIS巡检机器人攀爬特性的研究对于GIS巡检机器人系统的优化设计及其实用化研究具有重要理论意义与实际应用价值。     

电力线路巡检飞行机器人的轨迹平滑研究

研究了一种利用对称缓和曲线生成电力线路巡检飞行机器人平滑轨迹的方法。首先,利用坐标变换将机器人在三维空间中的运动映射到二维平面上;其次,在符合机器人理想运动学规律的基础上,阐述了使用对称缓和曲线进行轨迹平滑的方法,分析了机器人各运动参数约束关系对轨迹平滑的影响,解决了平滑轨迹偏离原始轨迹导致的安全性问题;最后,通过仿真实验证明了该方法的正确性和有效性。     

高压输电线路自主巡检机器人的检障与定位

针对高压输电线路巡检机器人系统具有多种类多数量传感器的特点,介绍一种根据线路环境信息的差异、机器人运行速度的快慢而将检障行为进行分类规划再有机融合的检障与定位方法,并介绍机器人高、中、低速下各检障行为的算法.通过模拟线路的检障与定位实验,表明提出的基于多源传感器行为融合的检障定位方法的正确性和实用性.     

Impacts of flexible obstructive working environment on dynamic performances of inspection robot for power transmission line

The rigid-flexible coupling dynamic modeling and simulation of an inspection robot were conducted to study the influences of the flexible obstructive working environment i.e. overhead transmission line on the robot＇s dynamic performance. First, considering the structure of the obstacles and symmetrical mechanism of the robot prototype, four basic subactions were abstracted to fulfill full-path kinematic tasks. Then, a multi-rigid-body dynamic model of the robot was built with Lagrange equation, whil~e a multi-flexible-body dynamic model of a span of lin~ was obtained by combining finite element method （FEM）, modal synthesis method and Lagrange equation. The two subsystem models were coupled under rolling along no-obstacle segment and overcoming obstacle poses, and these simulations of three subactions along different spans of line were performed in ADMAS. The simulation results, including the coupling vibration parameters and driving moment of joint motors, show the dynamic performances of the robot along ftexibile obstructive working path： in flexible obstructive working environment, the robot can fulfill the preset motion goals; it responses slower in more flexible path; the fluctuation of robot as well as driving moment of the corresponding joint in startup and brake region is greater than that in rigid environment; the fluctuation amplitude increases with increasing working environment flexibility.     

110kV输电线路巡线机器人控制方法及实现

首先对巡线机器人的控制系统进行了简单介绍，然后重点阐述了一种新型的基于分布式专家系统的高压架空输电线路自动巡线机器人的控制方法和实时实现．提出了一种基于规则和证据的可信度的分布式专家系统的协调算法、采用CLIPS，C和VC＋＋等计算机语言实现了该控制方法．在线运行实验表明，该控制方法不仅可以控制机器人自主跨越输电线路上的各种典型障碍，而且对于特别复杂的环境，如跨越转弯跳线时，通过两个专家系统的协作，机器人的巡线工作也能顺利进行．     

110kV输电线路巡线机器人控制方法及实现

首先对巡线机器人的控制系统进行了简单介绍，然后重点阐述了一种新型的基于分布式专家系统的高压架空输电线路自动巡线机器人的控制方法和实时实现. 提出了一种基于规则和证据的可信度的分布式专家系统的协调算法. 采用CLIPS，C和VC++等计算机语言实现了该控制方法. 在线运行实验表明，该控制方法不仅可以控制机器人自主跨越输电线路上的各种典型障碍，而且对于特别复杂的环境，如跨越转弯跳线时，通过两个专家系统的协作，机器人的巡线工作也能顺利进行.     

面向医院病房巡视的机器人图像采集与传输系统

针对医院病房巡视机器人对图像信息采集及传输的要求,设计并实现了一种基于无线局域网的图像采集及传输系统。为了降低机器人的计算负担,提出了一种嵌入式设备与工控机相结合的方法,嵌入式设备负责图像采集、压缩,工控机负责图像传输。采用JPEG图像压缩算法,有效地减少了网络带宽的使用。设计了一种基于UDP的网络通讯协议,使图像在无线局域网中快速、稳定的传输。利用多线程技术,改进并行传输图像的方式,提高了图像传输的实时性。实验结果表明:该系统工作稳定、实时性好,能够满足巡视机器人病房巡视过程中图像信息的采集和传输的任务要求。