架空输电线路巡检机器人越障轨迹研究

提出了一种新的高压输电线路机器人越障轨迹的规划以及配合此轨迹所使用的空间定位方法,分析了轨迹规划的依据,阐述了机器人通过采用这种越障轨迹能够完成翻越防震锤的自主行走。实验结果证明该方法对于机器人的越障过程是有效的。     

巡检机器人行驶轨迹定位方法

针对机器人在架空地线上的无人监控的自动巡检,提出了一种在杆塔档间测绘巡检机器人行驶路径轨迹并定位的方法,为自动巡检任务奠定了基础。依赖优化后的里程计及倾角传感器实时测量由重力或张力引起的具有悬链线附加弧垂的行走里程与倾角数据并融合,得到机器人在悬链线上运行时不同时刻不同位置相对于杆塔基准点的位姿关系。为了提高定位精度,根据地线的悬链线特征对倾角数据进行平滑处理,降低外在因素对定位的影响程度。通过多次模拟实验以及现场实际运行结果发现该定位方法满足现场自动巡检的应用。     

基于地线改造的巡检机器人机械结构设计

针对目前研究的巡检机器人巡检效率低的问题,提出一种将巡检机器人和架空地线结构作为一个整体系统的研究方法,即将架空地线上的阻挡型防震锤、悬垂线夹和耐张塔头等阻挡型结构改造为无阻挡型道路结构,使得巡检机器人只需穿越这些越障碍物而无需跨越障碍物,从而大大提高机器人巡检效率。在此基础上,提出了一种沿架空地线行驶的自主巡检机器人系统,并着重阐述了线路改造和移动机器人机构两大关键技术。通过现场典型作业环境的运行试验,表明了提出的自主巡检机器人系统的正确性和良好的应用前景。     

基于背景差分的巡检机器人视觉识别方法

针对巡检机器人检测异物范围受限,只能检测经过训练的异常物体问题,提出了一种基于视频对齐的背景差分技术。巡检机器人由于运行速度不稳定、摄像头角度存在偏差,会导致视频无法对齐,识别准确率低,因此采用一种改进的联合优化算法对视频进行处理。首先使用改进的DTW算法逐帧查找与目标视频对应的帧,将视频对应帧提取出来;再采用SURF算法提取对应帧的特征点,进行筛选后使用DeepFlow算法得到对应帧图像的变形场矩阵,进而将图像角度修正,并进行像素级的匹配。实验结果表明,DTW-SURF-DeepFlow联合算法可以将图像进行完全的对齐,经过对齐的图像通过背景差分即可以检测出任意的异常物体,提高了异物检测的准确性。     

输电线巡检机器人障碍物定位与识别

针对巡检机器人运行中对线路障碍物的自主定位与识别,分析了巡检机器人自主运行中对障碍物信息感知的精度和实时性要求,提出了一种用于线路障碍物定位与识别的多传感器集成结构,并介绍了各个阶段的障碍物定位与识别算法.实验表明该方法可以实现机器人稳定自主行驶、可靠定位与识别障碍物,满足各阶段机器人对障碍物信息感知的精度和实时性要求...     

全天候移动车间巡检机器人目标定位算法

全天候移动车间巡检机器人移动轨迹复杂,为获取高精度的巡检机器人目标定位结果,提出一种全天候移动车间巡检机器人目标定位算法。优先标定得到移动车间环境的相机,获取相机参数,通过高低纹理匹配完成移动车间环境重建。然后通过相机内外参数将匹配点的图像坐标和世界坐标相关联,以此为依据估计巡检机器人的位姿。最终将得到的移动车间环境地图和周围数据相结合,采用粒子滤波算法对全天候移动车间巡检机器人位置组建的粒子群集合优化处理,通过不断迭代更新,输出目标定位结果。结果表明,所提算法可以有效降低巡检机器人目标定位时间以及联合定位误差,获取准确率更高的目标定位结果。     

架空线路碳纤维复合芯导线舞动特性实验

将风激励作用转换为导线长度的周期变化,对单档距架空线路碳纤维复合芯导线无覆冰时的舞动特性展开了实验研究。与实验研究对应,用两端简支柔索结构参数共振模型对横向风载激发的导线舞动现象进行模拟。对具有相同截面尺寸的碳纤维复合芯导线和钢芯铝绞线的舞动现象进行了对比分析,从参数共振动力不稳定区域的角度解释了实验观测到的不同激振频率下两种导线系统的舞动模态。结果表明,在相同静态张力加载下,相同截面尺寸的碳纤维复合芯导线相比于传统钢芯铝绞线更不易发生舞振现象。     

基于动态特征点的巡检机器人目标定位系统设计

为减轻巡检人员工作量、提高巡检效率,设计基于动态特征点的巡检机器人目标定位系统。明确定位系统基站与子基站主要功能,建立整体架构;选择工业相机、采集卡和显示器等作为硬件设备,为避免机器人受到环境干扰,调整步进电机与驱动器性能参数;建立系统软件开发环境,结合动态连接和演示程序 2 种封装模式,简化系统调试方案;对采集图像做灰度均衡化处理,以增强图像细节,利用动态特征点提取方法获得目标的方向与尺度特征;设定三帧差分算法的合理差分阈值,对图像做阈值化和逻辑相交处理,确定目标运动区域,完成定位。仿真实验证明,该系统不仅具备精准的静态定位功能,当目标实时运动时,也能获得理想定位结果。     

超高压输电线路巡检机器人两种越障定位方法比较

将两种基于传感器信息的导线定位方法的特点和差异进行了分析和对比，得出方法Ⅱ的解算能力强于方法Ⅰ的解算能力，但由于方法Ⅱ的定位精度低于方法Ⅰ的定位精度，因此，选用方法Ⅰ进行野外作业。     

架空高压输电线自动爬行机器人的研制

研制了一台沿架空高压输电导线自动爬行和跨越障碍物的机器人。机器人的承重行走采用伞形轮来实现，伞形轮的越障运动由槽凸轮机构控制。机器人的爬行运动采用行程放大机构和抓握机构来实现，爬行的协调运动和抓紧力的自适应控制由集成电液伺服系统实现。机器人可携载检测和通信设备，对输电线路进行巡检作业。     

输电线巡检机器人同步行走特性分析

由于架空地线呈悬链线状,从而导致机器人车体在运行过程中发生倾斜现象,利用倾角传感器测量机器人车体与水平面之间的倾角,通过调节机械臂的长度,保证机器人车体的水平姿态.这种方法虽然解决了车体倾斜现象的发生,但出现机器人两行走轮在架空地线上打滑的现象,从而造成对架空地线不必要的损伤,同时加速行走轮的磨损.本文针对这一问题,通过运动分析,指出了造成这一问题的影响因素,提出了通过调节行走轮的转速消除打滑的方法,试验证明这种方法是可行的.     

输电线路除冰机器人关键技术综述

输电线路覆冰严重危害到电网的安全稳定运行,与传统除冰方法相比,采用机器人除冰在能耗、成本及安全性等方面具有优势.作为一个新兴的研究领域,国内外对除冰机器人的研究尚处在起步阶段,并没有成熟的技术可借鉴,因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结.回顾国内外高压输电线路除冰机器人的研究和应用现状,详细探讨了除冰机器人复杂柔性结构输电线缆上的高可靠性运动机构设计;复杂非结构化环境下的机器人自主行为控制与导航;无损伤高效除冰机构;野外大范围长时间工作的持续动力供给;远距离强电磁干扰条件下的机器人远程通信、监测和遥操作;恶劣工作环境中的本体特殊保护机制等关键技术问题.给出除冰机器人下一阶段研究方向的建议.     

输电线路巡检智能单兵装备全景采集系统设计

为了提升图像采集效果和抗干扰能力,结合单人背包式采集方式,设计输电线路巡检中的单人背包式全景采集系统.该系统由后台管理模块和单人背包式采集设备等组成,以 GPS 卫星定位技术定位全景采集设备,以互联网方式连接 GPRS 基站和后台管理模块,实现了输电线路巡检任务从云端到终端的执行过程;单人背包式采集设备利用数码相机、云台、红外仪器采集线路图像,并以 USB 串口方式传输到后台管理模块;后台管理模块通过 SIFT 图像特征提取后,拼接全景图像,实现全景图像采集.实验结果表明,该系统具有图像采集角度广、图像采集能力强、信息传输不受噪声干扰等优点.     

基于视觉伺服的巡检机器人返航路径确定方法

针对目前方法对机器人返航路径进行确定时,由于未能对巡检机器人的参数进行整定,导致该方法选定的路径存在迭代次数高、与实际轨迹误差大、避障效果差以及搜索路径长度短的问题,提出基于视觉伺服的巡检机器人返航路径确定方法。该方法首先利用视觉伺服控制方法对巡检机器人的速度进行控制,采集速度数据并规整成小组对其进行离散化处理;再依据处理结果构建非线性函数,对巡检机器人的机械参数进行参数整定处理;最后以整定后的参数为基础,对巡检机器人的全局路径和局部路径进行规划处理,从而实现巡检机器人返航的路径确定。实验结果表明,运用该方法选定的路径迭代次数少、与实际轨迹误差小、避障效果好以及搜索的路径长度短。     

农网配电网架空线路机器人攀爬机构参数优化研究

为了提升农网配电网架空线路机器人的综合性能,提出了一种新的农网配电网架空线路机器人攀爬机构参数优化方法。使用 Creo Parametric 软件构建农网配电网架空线路机器人攀爬机构的三维模型,在 Workbench 中导入该模型,通过网格划分完成攀爬机构有限元模型构建;根据所构建的模型对机器人攀爬机构实施有限元分析,分析攀爬机构的应力分配与整体变形情况;在攀爬机构的参数优化中,在确定相关设计变量后构建参数优化目标函数,通过枚举法求解参数优化目标函数,获取优化后的参数取值。仿真测试结果表明,设计方法实现了攀爬状态下驱动力矩的提升、加速度的平稳化、竖直方向相对质心位置的降低以及攀爬速度的提升,说明该方法可以有效提升农网配电网架空线路机器人的综合性能,有一定实际意义。     

500kV输电线路防冰涂料带电涂装机器人的研发

介绍了500kV架空高压线路防覆冰涂料涂装机器人。该机器人通过独特的双手臂吊挂加两靠轮的结构实现了在四分裂导线上的安全吊挂;用一套越障轮加靠轮的方法实现了机器人自主越障的功能;用涂覆刷总成实现了涂料的均匀涂刷;开发了一套汽油机、蓄电池、电动机/发电机、气泵的组合电源/气源系统,实现了电能的重复利用。     

架空导线覆冰状况自动检测系统

近几年,我国冬季时常有冰雪天气,使处在恶劣环境下的架空输电线路大面积覆冰,导致杆塔、绝缘子倒塌,严重影响输电网的正常运行。在分析输电线路覆冰与气候的关系以及各种输电线路覆冰检测方法的基础上,利用光纤光栅传感技术,设计了一种架空导线覆冰情况自动检测系统,可代替人工对输电线覆冰情况巡检,并实时记录覆冰情况,进行预报警,提高了线路运行的可靠性。