水下管道智能巡检机器人

现有水下管道智能巡检机器人存在社会普及度不高、设计成本昂贵、信息处理不完善、路径规划自动程度低等问题。根据水下作业的特点及需求，设计一款成本低、自动化较高的水下管道智能巡检机器人。该机械装置主要由动力系统、报警系统、电源系统、控制系统、视觉及传感系统等组成，其中视觉控制模块对图像进行采集后，经过自动数据处理对巡检机器人进行路径规划、障碍物报警等。最后建立了水下管道智能巡检机器人的三维模型，并制造了样机进行测试，效果良好。     

六足机器人控制系统设计

由于国内石油管线巡护以传统人工巡检为主，受人为和地理区域因素的影响，导致复杂地理环境以及人力无法达到区域的场所下的管线巡检困难。因此，本文设计了一种六足机器人控制系统，使用STM32F103RCT6作为主控板，连接舵机驱动板，搭配传感器模块，采用三角步态来控制机器人，从而实现石油管道智能巡检。     

高压输电线路清杂物机器人清除机构设计及其控制系统

设计一种可以为高压输电线路清除杂物的机器人,其主体包括机械机构和控制系统。根据高压输电线路清除杂物作业需求,设计了清除杂物机器人的机械机构。由于清除机构机械自由度高、整体质量大,给机器人越障带来困难。采用欠驱动的设计思想,对清除机构进行优化设计,以减少驱动电动机个数,达到机器人整体质量下降的目的,为缓解机器人越障困难提供方法。根据清除杂物控制要求,对机器人控制系统的软件、硬件进行设计,利用S3C6410单片机对机器人清除机构进行试验,试验结果符合设计要求。     

数据中心智能巡检机器人管理平台自主控制方法

巡检机器人在大数据扰动下存在控制精度不高的问题,为了提高数据中心智能巡检机器人管理和自主控制能力,提出基于多传感参数辨识和模糊控制的数据中心智能巡检机器人管理平台自主控制方法。在不同载荷质量参数下采集并组合机器人的耦合系数刚度、主臂运动意图等信息,得到结构参数融合函数,建立智能巡检机器人管理平台的参数优化解析模型,结合模糊PID控制方法进行智能巡检机器人的参数调节,构建误差反馈控制进行智能巡检机器人的参数修正,在数据中心根据信息融合结果获得载荷的质量参数,实现对巡检机器人管理平台自主控制。仿真结果表明,采用该方法进行巡检机器人管理平台控制的智能性较好,参数辨识能力较强,提高了机器人控制的稳定性和精度。     

基于YOLOv7的水下泄漏检测机器人研究

针对当前海底输油管道自主巡管检测和检测漏油点等问题，提出了一种基于深度学习的水下泄漏检测机器人，旨在实现海底输油管道的自主巡检和漏油点的检测。采用SolidWorks对机器人进行了三维设计，对动力系统进行了分析，采用Jeston Nano和STM32单片机进行控制，通过YOLOv7算法实现了泄漏目标检测，对其实现的路径进行详细分析。试验研究结果表明：YOLOv7算法可以实现对表面光滑和表面粗糙的水下管道的检测，模型能够非常好地识别并标记出裂缝结构。该研究为海洋环境保护和能源安全提供了一种可靠的解决方案。     

一种自主式小型浅水水下管道巡检机器人的研制与试验

针对浅水水域机器人的姿态平衡、运动控制、信息获取及工作环境多变等难题，文中研制了一款能够沿水下管道自主运动、检测管道上的吸附物、发出警报并对吸附物移除及回收的小型水下机器人。采用Arduino Mega 2560集成芯片作为核心控制器，开发了管道巡线、图形识别和回收装置驱动等模块的外围电路，制作了实物样机。实景试验表明：所研制的机器人能够完成460～530 mm深度水下管道的巡检作业。     

智能巡检机器人在大坝廊道运维中的应用研究

大坝廊道是在引水渠道下游的一级管道，与导流洞、下水渠和蓄水池等组成多个二级管道，这些管段主要由阀门、闸阀以及连接管道等设备组成。这些设备在正常运行过程中易发生故障情况，如果处理不当，很容易造成管道泄漏或溢水事故。智能巡检机器人能够帮助检修人员及时发现隐患，保障廊道内设备的安全运行。本文主要介绍了智能巡检机器人技术在大坝廊道检修维护中的应用与优势，以及对智能巡检技术和机器人产品的开发设想。     

水下沟槽式管道连接件安装作业机器人设计

为实现沟槽式管道连接件的水下自动化安装作业,提高连接件安装作业效率,研制一种由控制柜和水下作业机器人主体两部分组成的用于沟槽式管道连接件水下安装、修复作业的机器人。指出本机器人的设计难点,重点介绍了机器人的设计方案。针对机器人要实现的具体功能和作业环境,设计关键机构和控制方式,编写了机器人控制的人机交互界面,最后制作了实物样机,样机陆地试验结果表明:水下沟槽式管道连接件安装作业机器人有较好的性能,机器人总体设计方案可行。最后提出了机器人水下集群作业的设想。     

基于变胞理论的欠驱动清除机构设计及控制研究

针对高压输电线路清除杂物的机器人清除机构复杂、整体质量大、控制困难,采用变胞理论设计了一种欠驱动杂物清除机构。根据清除机构不同的工作阶段推导出该机构的变胞方程,以变胞方程为基础,对机器人清除结构进行控制实验,实验结果验证清除机构具有合理性。     

输电线路巡检机器人越障控制研究

介绍了超高压输电线路巡检机器人越障控制方法。根据巡检作业任务的要求，采用遥控与局部自主控制相结合的方法,实现了巡检机器人沿线行走及跨越障碍的功能。采用基于单目摄像头定位和视觉伺服的方法，实现了巡检机器人的自主越障控制。实验结果表明，该机器人可沿线行走并自主跨越障碍，从而验证了控制系统设计的有效性与合理性。     

石化巡检机器人设计与应用

针对石化储运等企业输油站罐区的巡检问题，设计一款集视频监控、监测气体泄露、图像识别与报警等多功能于一体的小型智能巡检机器人，阐述了智能巡检机器人结构与功能特点，通过对巡检机器人进行运动学仿真，该机器人可以越过77.5mm的凸台障碍物，爬上最大角度为30度的斜坡以及越过宽度为250mm的负障碍。利用该巡检机器人可以保障巡检频次和质量，极大减轻人员劳动强度，实现替代人工对输油站储油罐、储气罐等易燃易爆环境的自动巡检作业。     

基于自动化交互行为的电力机房巡检机器人系统设计

目前设计的电力机房巡检机器人系统响应时间较慢,导致巡检精度较低。为解决上述问题,基于自动化交互行为设计一种新的电力机房巡检机器人系统,对系统的硬件和软件进行设计,巡检机器人系统硬件由驱动器、处理器、传感器、红外热成像测温器组成。利用驱动器实现信息驱动,驱动器的控制信号的引脚分别为GND、ALM、PG、EN,分别控制驱动器的报警、以及驱动信号的接收和输出、电机方向的确定。采用TUIS-8689处理器,TUIS-8689处理器的核心是8核智能芯片处理器的芯片为Xilinx芯片,具有超强的计算能力和处理能力,传感器采用14vdc供电模块,传感器的振动速度和位移具有关联,实现巡检机器人运动的校验。选用PI 400型红外热成像仪测温器实现温度测量。通过数据获取、特征值提取、确定巡检路线实现软件流程。实验结果表明,基于自动化交互行为的电力机房巡检机器人系统能够有效缩短响应时间,提高巡检精度。     

水下机器人的研发及其应用

针对国内水下输油、输气管道的检测需求,开发了一种水下机器人。该机器人由控制箱通过电缆控制机器人的运动,机器人本体搭载有高清水下摄像机、多波束前视声呐、各种传感器等设备,能够在流速不超过3节、水深不超过300米的水域对水下管道进行巡检,实际应用表明:该机器人动作灵活、操作方便,满足实际需求。     

基于多传感器融合技术的配电室智能巡检系统设计

为了提升配电室巡检工作质量,解决安全隐患,设计基于多传感器融合技术的配电室智能巡检系统。该系统中由智能巡检机器人搭载多种传感器和工业相机,通过运动控制子系统和后台控制子系统对机器人运动过程进行控制。利用机器人采集配电室内设备信息,将所得信息发送至嵌入式中央处理器中进行多传感器信息融合,融合后信息经以太网传输到云服务器中存储,并通过网络服务器传输至手机、平板等智能装置中,完成配电室智能巡检。实验结果表明,利用所设计系统融合后的数据更加精准,可为机器人避障提供了可靠数据保障,且该系统的障碍物辨识精度高,在巡检方式、巡检效果、巡检策略方面具备显著优势,可有效解决配电室设备存在的安全隐患。     

仿尺蠖式气压驱动管道清洁机器人的设计

设计了一种用于管道清洁的气压驱动机器人,机器人由清洁作业单元、纵向驱动单元、横向支撑单元和气压系统四部分组成。清洁作业单元利用气压马达驱动合金刀头旋转,清洁管道内壁;纵向驱动单元由两套相同的驱动模块构成,两套相同的驱动模块通过万向虎克铰连接,带动整个机器人沿管道内壁运动;横向支撑单元通过滑轮与管道内壁接触,为清洁作业单元和纵向驱动单元提供支撑力;气压系统为整个机器人的工作提供动力源和控制信号。提出了机器人的仿尺蠖式运动方式,整套机器人机构简单、设计可靠,可以实现远距离、复杂工况的管道内壁的清洁工作。     

一种双臂四轮输电线路巡检机器人的研制

介绍了一种双臂四轮输电线路巡检机器人系统，机器人系统由地面基站和巡检机器人本体组成，地面控制基站和巡检机器人之间采用无线通讯方式，实现数据与图像的无线传输。详细分析了机构构型及结构特点，机器人由前、后手臂及控制箱体三部分组成，每个手臂上均包括行走机构、翻转机构、俯仰机构、夹紧机构及回转机构，并对机器人跨越防震锤和单悬垂金具等障碍物的越障过程进行了详细分析，采用遥控与局部自主相结合的设计思想，设计了机器人的控制系统，并基于Windows软件平台设计了人机交互平台。试验结果表明机器人具有爬坡角度大，越障能力强，行走时保护性好等优点。     

光伏组件智能清洁机器人设计及其路径规划研究

在光伏发电系统中，光伏组件表面积聚灰尘、异物，会很大程度上影响光电转换效率。为此，设计了一种光伏组件智能清洁机器人，包括对其硬件系统和清洁方案的设计，能够实现对光伏组件的自动清扫。同时，针对智能清洁机器人的路径规划进行研究，基于最小能量消耗原则对清洁机器人的清洁路径进行规划，在耗能最小的基础上实现光伏组件全遍历清扫。     

变电站巡检机器人的充电系统设计

通过对变电站巡检机器人充放电系统的研究,设计了基于ATmega128A的智能充电系统,实现了变电巡检机器人锂电池充电管理,给出了系统工作原理、硬件结构和软件运行流程。系统根据变电站巡检机器人的锂电池电量状态自动改变充电电流大小,实现恒流、恒压和涓流过程,使变电站巡检机器人在无人干预的情况下自动充电,为巡检机器人长时间在变电站自主工作提供了动力能源保障。     

一种无人值守巡检机器人行走机构的设计研究

在矿山、水泥行业中，人工巡检存在效率低、劳动耗费大、空气污染严重、操作工人判断或操作失误导致物料浪费、人员受伤等问题。本文设计了一种无人值守巡检机器人行走机构，自动定时定点巡检。无人值守巡检机器人全流程的巡检续航可达4小时，不仅提高了巡检的效率，还大大降低了巡检人员的劳动强度，使企业逐步实现了智能化、无人化。而且无人值守巡检机器人行走机构可以应对雨雪等恶劣天气，通过皮带和托辊运行状态的AI视觉自动识别技术、皮带及托辊表面热成像测温技术、皮带机周围运行环境自动感知技术、基于5G通信的监测数据实时传输技术，机器人运行健康状态的自诊断技术、机器人运行轨道的防卡阻、跨断轨技术，机器人及轨道的自清洁技术，实现了皮带输送机规范可靠的智能化巡检，为用户提供高效、智慧的巡检解决方案。     

皮带运输机巡检机器人数据处理系统设计与实现

数据处理系统是皮带运输机巡检机器人控制系统的核心,为保证巡检机器人安全、高效、稳定运行,在分析皮带运输机巡检机器人特征的基础上,设计了基于STM32控制器的巡检机器人数据处理系统。重点介绍了数据处理系统的总体设计以及软、硬件设计方案,并进行了试验室验证。验证结果表明：设计并实现的巡检机器人数据处理系统满足设计要求,可保障皮带运输机巡检机器人高效、安全运行。