一种输电线路智能巡检机器人的仿真设计

首先,介绍了目前特高压电网巡检的现状并提出了一种运行在电线上的巡检机器人行走机构,阐述了其工作原理及作用。其次,基于设计要求,对巡检机器人本体及其运动机构进行了产品设计,通过线上主动轮和手爪相互配合来实现装置本体的行走动作,动力由主动轮提供,手爪向上产生摩擦力,通过智能控制运算单元产生适应于当前巡检机器人行走适用的摩擦力,从而达到巡检机器人单线行走目的。最后,通过机构受力分析对压力进行分区调节和算法定义实现了摩擦力在复杂运动场景下的自适应调节,最终达到预期机器人在地线上行走的目标,从而实现了机器人长期在输电线路上巡检的功能。     

架空输电线路机器人全自主巡检系统及示范应用

机巡作业是当前电力巡检的主要发展方向,但与直升机、无人机以及变电站机器人相比,我国输电线路机器人巡检尚未达到实用化水平。为此,对输电线路机器人实用化巡检关键技术开展了研究,建立了机器人典型作业模式,研发了穿越式、跨越式两类巡检机器人,提出了机器人行走路径改造方法,首次设计了机器人自动上下线装置,并完成了机器人全自主巡检系统的研制。机器人通过了多种复杂自然环境和电磁环境工况的试验考核,以及户外真型线路试验段的功能测试,在500 k V带电运行线路开展示范应用,对线路设备同时进行可见光和红外检测。巡检中暴露了巡检系统存在的问题并进行分析解决,提出了机器人异常情况下的紧急救援措施并成功开展带电救援作业。机器人单次巡检里程达到10 km以上,巡检应用取得良好效果,机器人巡检系统达到一定的实用化水平。     

变电站二次设备巡检的Mecanum轮式机器人精确定位与作业辨识

通过巡检机器人进行变电站二次设备的监测是提升电力设备自动化、智能化管理的重要方式,有利于保障电力工程设备的安全运行。本研究开发了一种用于变电站二次设备自动化巡检的Mecanum轮式机器人,具备自主导航定位与作业辨识的能力,可极大提升设备巡检效率及保护压板状态识别准确性。通过Mecanum轮的驱动方式实现巡检机器人在狭窄作业环境下的灵活运动与姿态调整,多轨道升降平台实现对350-1800 mm高度范围内的二次设备及压板的图像采集与状态辨识。机器人采用基于激光雷达的SLAM导航方法进行自主定位导航,并结合基于视觉的路径提取与跟踪算法进行姿态位置修正,实现在待测点位置的精确定位。同时,提出了基于颜色辨识的图像排列与状态辨识方法,针对二次设备保护压板连通状态进行识别和判断。实验结果表明,研制的变电站二次设备巡检机器人可以实现自主导航与位置精确定位,在路径跟踪过程中最大偏角和偏距分别为±3°和±8 mm。结合机器视觉与颜色辨识的压板辨识方法可以准确识别压板状态,识别准确率大于95.80%,有助于提升机器人自动化的电力巡检作业水平。     

基于RFID智能巡检技术的推广应用研究

为了不断适应电网发展和三集五大管理变革,将变电运维人员尽快从烦琐、枯燥的日常设备巡视工作中解脱出来,进行其他带电测试运维工作,各地普遍开展了基于RFID智能巡检系统的应用。500 k V霸州站是冀北公司首次依据国网验收大纲,对机器人智能巡检系统进行了现场验收的项目。该系统以智能巡检机器人终端为核心,整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定位技术以及互联网技术等,能够实现全天候、全方位、全自主智能巡检和监控功能。基于磁轨道和无线射频识别(RFID)标签布置的厂区道路,可以实现智能巡检机器人的最优巡检路径选择和双向行走任务。文章既有高新技术在现场的应用研究,同时对存在的问题进行了分析,以利于后期进一步改进提升。     

变电站多机器人协同巡检区域划分与路径规划

随着电网智能化、自动化水平的提升,变电站巡检机器人将成为信息获取和运维的重要手段.变电站多机器人协同巡检区域划分与路径规划问题是一个研究难点,制约着变电站机器人巡检效率的提升.根据变电站巡检机器人巡检道路拓扑图中奇度节点的位置,提出3种巡检区域划分方案.通过对各巡检区域内奇度节点进行配对优化,以降低机器人重复行走路程,...     

架空输电线路智能机器人全自主巡检技术及应用

针对输电线路机器人巡检实用化问题,研发了机器人全自主巡检作业涉及的自主越障、自主定位、自主故障诊断与复位、自主巡检等四大关键技术,详细介绍了各项技术原理与实现方法。建立了机器人可自恢复故障、可替换故障和需修复故障等三种典型故障模式及诊断修复策略,开展了机器人户外真型线路巡检试验。首次完成了南方电网500 kV带电运行线路机器人巡检,对机器人自主巡检技术、故障诊断修复策略以及自主巡检作业流程进行了验证和考核。机器人上线单次巡检里程达到10 km以上,巡检应用取得良好效果。     

陆岸终端智能巡检机器人的研究与应用

随着石油化工行业生产技术水平的提高,企业的生产装备已经朝大型化、一体化和智能化的方向转型。但是,仍然有许多石油化工企业还沿用传统的人工巡检方式进行设备的巡检工作,该作业方式已经无法满足人们日益增长的生产智能化提升的需求,并且作业人员在危险区域进行人工巡检的风险性极高,巡查质量也参差不齐。通过研究智能巡检机器人技术及应用,利用智能巡检机器人自身携带的仪表识别、激光导航、可燃气检测、声音分析、热成像等先进技术,完成机器人智能巡检的工作任务,将生产作业人员从繁杂的日常巡检中解脱出来,同时还可以提升巡检质量和效率,降低非必要的人身伤害。     

中澳标准顺风向风载作用比较

为方便中国工程师与澳大利亚咨询工程师沟通,了解澳大利亚标准顺风向风载计算,本文对中国标准GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》及澳大利亚标准AS/NZS 1170.2:2011《结构设计荷载第2部分:风载》两部标准中顺风向风载计算进行介绍。对比研究顺风向风压系数如体型系数、风压高度变化系数、风振系数,并进一步探讨中澳标准间各系数的区别。通过具体算例比较中澳标准风载的大小,结果表明对于同一场地刚性建筑,基于澳大利亚标准的风载要高于基于中国标准的风载;对于风敏柔性建筑,从地面起澳标风载高于中标风载,随着高度增加,中澳标准风载差距在减小,当建筑达到一定高度时,中标风载在某个高度可能会超过澳标。     

基于AMC算法的变电站巡检机器人地图创建与定位

变电站的设备巡检工作对于保证供电可靠性起着至关重要的作用,传统的人工巡检方式效率低,工作量大,难以取得理想的结果。机器人巡检已成为智能电网未来发展的趋势。文中研究变电站巡检机器人实时定位和地图创建(SLAM),根据巡检业务特征实现SLAM建模,提出一种基于自适应蒙特卡洛(AMC)算法的巡检机器人SLAM方法,考虑变电站实际环境动态和巡检机器人特征的复杂性,实现机器人二维地图的创建和实时定位。仿真结果表明,基于AMC的巡检机器人SLAM定位精度更高,针对不同过程噪声的抗干扰性更强,更适用于变电站巡检机器人的SLAM问题解决和实践应用。     

中国通号智能巡检机器人保障高铁安全运营

正近期,中国通号旗下研究设计院集团自主研制的牵引变电所智能巡检机器人产品正式投入乌鲁木齐二宫变电所执行巡检工作,成为该所日常巡检的"主力兵"。该巡检机器人具有续航能力强,路线规划准确,行走平稳,识别准确的特点,即使在-20 ℃的寒冷气候且道路覆雪的情况下,依旧能够通过自主规划路径准确到达每一个巡检点进行巡检。同时,该巡检机器人还能够在夜间进行正常巡检,对各设备夜间的状态进行快速准确识别,可有效满足夜间例行巡检需要。从2017年     

带电巡检机器人行走轮打滑控制研究

针对带电巡检机器人在行走及爬坡时出现的行走轮打滑问题,首先采用静力学方法分析了机器人的爬坡能力,设计了压紧轮机构,由于压紧轮与行走轮在接触点的线速度相同,提出了利用读取压紧轮的速度间接识别行走轮打滑的方法;对打滑状态进行识别后,发现无法利用准确的数学模型对打滑状态进行控制,而采用模糊控制可有效解决打滑控制问题;实验结果表明:压紧轮机构的设计增加了行走轮的摩擦力,提升了机器人的爬坡能力;在行走轮爬坡能力范围内,坡度是影响机器人打滑的主要因素,文中提出的模糊控制方法可以有效消除打滑现象。     

基于空间关系的变电站巡检机器人巡检点自主生成方法

为解决变电站巡检机器人巡检点自动标定问题,并提高设备巡检的智能化水平,提出了一种基于空间关系的巡检机器人巡检点自动生成方法。该方法基于空间位置关系对变电站设备统一建模,在模型的基础上,考虑视距约束和视角约束,以最少巡检点个数为目标优化函数,通过在某虚拟变电站内搭建设备虚拟模型,采用先粗筛再精筛的方法,最终得到巡检点集。实验结果证明,该方法面对不同的巡检场景均可生成相应巡检点序列,巡检完成率达100%,在相同的巡检条件下,该方法生成的道路点数目远小于传统的人工标定方法。该研究为自主生成巡检点提供了一种新的思路。     

高压巡线四旋翼机器人反步自适应控制的研究

为确保高压输电线路的安全稳定运行,设计了一款基于反步自适应控制方法的四旋翼机器人。该机器人可根据线路杆塔坐标信息实现自主飞行巡检,采集线路缺陷和隐患,对维护线路状态的安全运行等提供信息支持。首先,由刚体动力学和牛顿欧拉方程建立四旋翼机器人的六自由度数学模型。其次,根据动量定理和电枢回路中的电压平衡方程,建立转子的动力学方程。再次,将反步控制与自适应控制相结合,推导出反步自适应控制器,实现对四旋翼机器人姿态与位置的控制。最后,对四旋翼机器人高压输电线路的自主巡检过程进行模拟,并用MATLAB进行仿真实验。研究结果表明基于反步自适应控制的四旋翼机器人能满足高压输电线路自主巡检系统的要求。     

架空输电线路巡检机器人自动上下线装置

实现架空输电线路机器人全过程全自主巡检,需要解决机器人自动上下线问题。基于人工辅助上下线方法存在人身安全、工作效率低等问题,探讨几种可行的输电线路巡检机器人自动上下线方法,在此基础上设计研发了一套基于塔身铺设轨道的实用化的机器人自动上下线装置。介绍了该自动上下线装置的工作原理和结构,并对上下线装置的关键技术进行阐述。将该自动上下线装置应用于某500 k V运行线路的机器人巡检试验,试验结果表明该装置能实现机器人自动上、下杆塔地线,具有智能程度高、自主性强、安全性高等优点。     

电缆管道巡检清理机器人的研究与设计

针对城市电缆管道铺设增多,缺乏有效检修手段的现状,对一种管道机器人进行了研究和设计,用以进行电缆管道巡检和杂物清理。通过分析机器人运动状态,建立了机器人数学模型并据此进行了相关电机选型,采用模糊算法纠正车体姿态防止行走倾斜,采用图像识别算法,对图像进行二值化处理,判断管内杂物及其分布并进行清理。论文还对机器人运动时产生的图像纹波进行了分析和处理。实验结果证明,该机器人能在电缆管道内平稳可靠工作,具有较大的应用价值。     

基于激光测距仪与里程计融合定位技术的变电站智能巡检机器人研究

随着科技水平的提高,智能巡检机器人已在逐步替代人工巡检。在巡检过程中,定位功能是其合理巡检的关键。基于此,本文对多信息融合定位技术进行研究,明确该技术应用在变电站智能巡检机器人定位工作中的可行性。     

基于变电站状态评价的集配型巡检机器人应用研究

为解决多座变电站共用1台机器人的问题,提出基于变电站状态评价动态设置集配型机器人巡检模式。介绍变电站智能机器人巡检系统的结构、机器人的性能需求,分析变电站状态评价标准、变电站状态巡检、机器人巡检模式。通过实际应用对比证明:基于所研究的方法进行应用不仅保证机器人能完成变电站设备巡检任务,还能减轻变电站运维人员的劳动强度、提高工作效率、提升设备检测水平等。     

变电站巡检机器人保护装置识别关键技术研究

针对现场保护装置压板、二次空气开关和指示灯3个主要反映实际运行状态的基本要素,对变电站巡检机器人室内保护装置巡视功能开展研究。分别提出基于颜色特征对图像识别算法、多特征识别算法和基于灰度处理的图像阈值分割方法,以解决变电站巡检机器人对保护装置识别率低的问题,填补机器人对保护装置巡视技术方面的空白,深化机器人巡视技术的应用,适应未来无人值守变电站的发展要求。     

架空输电线路巡检机器人系统设计

架空输电线路机器人可以代替人工执行电力巡检任务,解决人工巡检中效率低、劳动强度大、智能化程度不足等问题。提出了档间巡检的设计思路,开发了低成本架空输电线路巡检机器人系统,通过设计机械结构、优化识别算法等方式,实现了机器人的自主行走、无线充电、图像采集、数据处理、智能巡检等功能。在软件方面基于C#开发了专用程序及界面,并建立了基于架空输电线金具及缺陷数据集,在YOLOv4目标检测算法基础上,通过数据增强、边界框优化和模型结构改进,建立YOLOv4-M模型,优化了电力金具识别检测性能,提升了系统应用的环境适应性。通过机器人在线路上的运行和测试,识别算法在速度可以达到45fps,平均检测精度达到97.6%。     

变电站挂轨机器人智能巡检系统技术研究

针对变电站设备室内空间狭小复杂及人工巡检劳动强度大、工作效率低、人身安全无保障和容易产生漏判、误判的问题,集成应用挂轨行驶驱动技术、巡检定位技术、自动采集信息技术、红外防碰撞技术、直流载波通信技术等关键技术研制了变电站挂轨机器人智能巡检系统.该系统机器人通过挂轨行驶克服了设备室内空间狭小复杂问题,可精准定位巡检目标设备,自动根据下达的巡检任务开展巡检工作,自动采集目标设备巡检信息并智能诊断预警设备隐患.利用挂轨机器人智能巡检代替人工巡检,降低了运行人员的劳动强度,提高了巡检质量和效率,保障了人身安全,提升了变电站设备运维水平.该系统在500 kV文山变电站的成功应用验证了系统的实用性及有效性.