配电网带电作业机器人机构配置与协调控制方法分析

针对配电网高压作业效率低的缺点,研究应用于作业过程中的机器人机构配置以及协调控制方法。机器人包括电源系统、障碍跨越机构、自救传感器系统以及自锁轮式爬升机构等,利用模糊PID控制器实现带电作业机器人的协调控制,模糊PID控制器将误差以及误差变化率作为输出,利用模糊控制规则实时调整PID参数,通过不同运行时刻的控制参数自整定提升控制效果,完成配电网带电作业机器人机构配置与协调控制方法。实验结果表明,输出信号在100ms内稳定至固定区间,机器人成功完成绝缘子串更换等高压作业,超调小,响应速度快。     

车载式电力绝缘子清洗装置的设计及特点分析

介绍一种适用于330 kV及以下的多自由度车载式带电清洗绝缘子综合机械,它集机械传动与流体传动优势于一体,克服目前行业绝缘子清洗技术存在的不足,对处于空间一般位置状态下的绝缘子进行无死角清洗,使电气设备的绝缘水平控制在安全范围之内。该装置在提高清洗效率的基础上,同时考虑清洗液的回收,努力使装置对环境"零污染",消除电气设备外绝缘的污闪隐患,使防污闪技术向着环境友好型、资源节约型的目标发展,填补行业清洗技术的空白。     

内浮顶储油罐机器人清洗工艺的设计

针对内浮顶储油罐传统清洗方法存在的清洗效率低、清洗不彻底和安全性差等缺陷,提出一种内浮顶储油罐机器人清洗技术.机器人清洗系统包括清洗机器人、人孔引导梯、卷放器、动力装置、监控装置、污水回收装置、气体置换装置和给水装置等部分.通过理论计算分析,并充分考虑罐内复杂的工作环境,设计清洗方式为180°水射流清洗以及定点清洗,机器人按照规划的行走路径依次在每一个工作点采用180°的水射流清洗模式进行清洗,定点清洗最终完成有效清洗范围对整个待清洗区域的覆盖.与传统的机械清洗技术相比,机器人清洗技术实现了非人员进罐和自动化清洗,安全,成本低,只需4~5人进行安装操作即可,清洗用时缩短了约1/3.     

基于声表面波技术的变电站户外设备温度在线监测系统

对户外高压设备的温度进行实时监控是保证变电站安全运行的重要环节。论述了声表面波测温技术特点,提出了一种用于变电站户外设备的温度在线监测系统,给出了声表面波温度传感器芯片的设计与封装技术、阅读器的相关设计和系统架构。该系统已应用于35 k V变电站户外高压设备,实现了对设备温度的实时监测。     

大型空气重介流化床的逆系统控制

空气重介流化床干法选煤工艺是一项具有重大经济价值的洁净煤技术，核心设备是一台空气重介流化床分选机．本文简要介绍了空气重介流化床干法选煤的工艺过程和多变量非线性离散系统机理模型，基于逆系统方法设计了极点配置控制器，最后给出了分选机床高和密度的实际控制结果及分析．     

串联IGBT高压变频器研究

给出了高压变频器的主电路，用两个IGBT串联来达到3.15kV的逆变。变频器一共使用了36只4.5kV的IGBT，可做成输出电压3.15kV的变频器。分别论述了整流电路、逆变电路和三电平控制原理。阐述了串联IGBT同步导通、回步关断的必要性和实现方法。对IGBT损耗使本身温度升高的问题，给出了有效的解决办法。本变频器实现了大功率、高电压的输出，输出谐波小，在接负载时，无需滤波电路。     

一种新型TBM清渣机器人机构设计与试验

隧道底部积渣清理是TBM施工中钢拱架立拱前的必备环节。随着对支护质量、施工效率、安全性要求越来越高,传统的人工清渣越来越难以满足施工要求,清渣机器人是破解这一难题的重要手段。首先,分析隧道底部积渣分布情况与环境结构特点,进行新型机器人机构设计;其次,基于Denavit-Hartenberg（D-H）参数法建立其连杆坐标系,进行正逆运动学计算,给出了末端位姿矩阵表达式和逆运动学解析解,并进行工作空间计算和分析,结果表明机器人能够实现3830mm的作业深度和±45°的作业范围;基于拉格朗日方程建立其动力学模型,采用五次多项式进行关节空间轨迹规划,并将规划的位移、速度、加速度代入动力学模型,获得关节驱动力矩仿真曲线,为摆动缸、直线油缸等驱动件的选型提供依据;然后,以单关节位置控制为例,进行积分分离PID控制器设计,与传统PID相比,将超调量降低18.7%,解决位置误差累积引起的关节抖动问题;最后搭建了隧道底部积渣清理试验平台,并进行隧道底部积渣清理实验,结果表明,该清渣机器人作业周期为53s,可作为敞开式TBM施工过程隧道底部积渣清理的有效解决方案。     

清洁机器人避障系统的路径规划算法研究

清洁机器人的路径规划,可使机器人依照设计路线行走,做到真正的全自动化。采用迂回式路径规划作为全覆盖路径的基础路径,建立了能耗分析方法以确定清洁机器人的行走方向。该规划方式几乎能达到全程覆盖率。又提出了从单个障碍物到多个障碍物的避障路径规划的具体实施步骤。试验模拟表明,该方法有效。     

面向配电系统的带电抢修作业机器人

面向电力行业应急救援和安全抢修作业装备发展的需求,设计了一种配电系统带电抢修作业机器人,并对其机械结构与控制系统进行了介绍。提出一种基于液压伺服驱动的6自由度机械臂的系统解决方案,通过运动学、动力学和有限元分析优化了部件结构和动力学性能,使其有效负载能力达到最大。针对作业过程中机器人本体与导线发生碰撞等引起的震荡问题,使用非对称控制方法,建立了机械臂的柔顺控制模型,降低了震荡的影响。将整体单目视觉的静态测量与双目手眼视觉系统的动态测量相结合,设计了复杂环境下目标点的高精度动态定位系统,实现了机械臂的局部自主路径规划与运动控制。通过实验验证了所开发的带电抢修作业机器人在10 kV以下配电线路应用的有效性和可行性。     

浅谈铁磁谐振产生的机理及防范措施

电力系统是一个复杂的电力网络,在这个复杂的电力网络中,存在着很多电感及电容元件,尤其在中性点不接地系统中,常常因为系统扰动而出现铁磁谐振现象,给设备的安全运行带来了隐患.近期,陡河电厂连续发生2起因6 kV厂用设备发生单相接地故障造成6 kV母线发生谐振,导致6 kV母线电压互感器高压保险熔断事故.在此以这2起事故为例,阐述电力系统铁磁谐振产生的机理及原因,并提出相应的防范措施.     

新型爬壁机器人越障机理及能力研究

爬壁清洗机器人是在危险的高层建筑环境下替代人进行清洗工作的机械,其可靠性和稳定性尤为重要. 在分析传统爬壁清洗机器人弊端的基础上,针对玻璃存在的窗框障碍物,设计一种四旋翼摆臂式爬壁清洗机器人.机器人基于履带式底盘结构,通过旋翼旋转产生推力提供壁面行走所需的吸附力,并设计相应的机器人摆臂变形机构,增加机器人的壁面越障能力. 从运动学角度分析机器人越障时的运动机理,建立机器人壁面攀爬的运动学模型. 在RecurDyn的Track LM模块环境下,对机器人越障过程进行运动学仿真,得到驱动轮的驱动转矩、旋翼推力随时间变化曲线;对Y轴重心位置和加速度变化曲线分析,机器人在越障过程中能够保持良好的平稳性,论证了四旋翼摆臂式爬壁清洗机器人的越障能力和越障过程中的平稳性.     

基于状态反馈线性化法的多馈入高压直流输电系统控制器设计

高压直流输电（HVDC）系统的附加控制器可以改善系统的稳定性。针对多馈入高压直流输电系统,应用非线性控制理论中的状态反馈线性化法设计了直流系统的附加控制器。首先建立了多馈入高压直流输电系统的数学模型,然后推导出稳定控制规律,推导过程中考虑了2条直流系统附加控制的相互影响,最后以一个3机和2条直流线路构成的系统为例进行了仿真研究。研究结果表明：与传统控制器相比,该控制器能更好地改善系统的稳定性。     

基于Robotstudio的弧焊机器人离线编程

弧焊机器人作为一种自动化焊接设备,其自动化程度在很大程度上取决于程序的编制。目前的工业机器人离线编程平台,可进行机器人作业系统的建模、简单作业程序的编制和作业过程仿真演示。对于由不规则曲线段构成的复杂焊接路径编程,可以用ABB机器人公司开发的Robotstudio软件进行机器人的焊接离线编程。试验证明,该软件可用于各种高质量弧焊作业的编程。     

陶瓷砖抗龟裂蒸压釜电气控制系统设计

为了提高陶瓷砖抗龟裂蒸压釜的自控程度,采用AT89C2051作中央处理器,CAT1161、SN75176等芯片作外部扩展电路,设计了能实现数据交换、数据处理及打印的电气控制自动化高、工作稳定性好的控制系统,并通过单片机实现了对系统的远程控制和监测.经实践表明,该设计自动化程度和可靠性较高,减轻了工人的劳动强度,为研究院和陶瓷砖行业提供了新的检测设备.     

基于DSP运动控制器的拆垛、码垛SCARA机器人研制

针对物流自动化行业中对箱包高速拆垛、码垛的需求，研制了一种通用的拆垛、码垛机器人．所研制的机器人采用水平关节的机械结构形式，以基于PC的开放式DSP多轴运动控制器作为控制系统的核心．使用面向对象的开发模式，自主开发了机器人控制软件．实际使用结果表明，所研制的机器人已能满足物流自动化系统中拆码垛的需求．     

炮膛检测机器人系统设计

为改变传统的炮膛检测系统只能靠人工推拉的方式,开发了一种用打印机接口控制的,能携带炮膛检测装置在炮膛内自动移动的炮膛检测机器人系统.在用CAXA电子图版绘制了系统机械结构二维工程图的基础上,做出了机器人实物.该机器人在步进电机的带动下在炮膛内平滑运动,而且具有自动定心功能.实验表明,该系统不但提高了炮膛检测的精确度,同时提高了检测的自动化程度和检测结果的客观性,满足了现代国防工业的要求.     

交流伺服清洗爬壁机器人的姿态控制

城市高层建筑的清洗作业目前主要由人工完成；不仅危险，而且效率低、质量难以保证。清洗爬壁机器人可对各种高层建筑进行高效和安全的清洗工作，由于作业壁面不平，表现摩擦系数不均，车轮转速不同步，搭承负载不平衡等使机器人在运行中难免偏离预定的轨迹发生倾斜，为此在机器人本体上加装了高精度角度倾斜计，微电脑把预定轨迹和倾斜计测量值相比较，当偏差发生时，利用PID控制规律，对交流伺服电机驱动的双轮进行无级调速，使机器人按预定运动轨迹准确移动，在爬壁机器人运动学方程基础上，讨论了机器人的姿态控制规律，并从交流伺服驱动，微电脑控制等方面采取措施保证爬壁机器人姿态控制的准确无误，样机运行证明这些规律和措施都是行之有效的。     

防爆型矿用双锚索自动下料机的设计

针对矿用锚索切割危险性高且效率低的现状,设计了一种可用于煤矿井下的防爆型双锚索自动下料机,详细介绍了设备的结构和工作原理,其切割系统采用磨料射流切割技术进行锚索下料,较好地解决了井下切割防爆的问题,且锚索的牵引、测量、下料和卸料自动完成,设备自动化程度和安全性高,操作简便,满足设计要求。     

角膜移植显微手术机器人系统的安全分析

为了保证显微手术机器人系统的可靠性和安全性,提出了将危险识别、安全保证控制的系统分析法及故障树分析法用于系统的设计过程中.研究了如何针对机器人手术过程、手术环境和医生的手术动作的要求,通过系统需求分析、危险识别、安全保证控制、安全临域界定、安全监控、安全确认、制定系统日志和文档7个有序步骤指导系统的设计,并通过故障树和故障函数对设计结果做全面的分析.样机实验表明,这两种方法的结合为角膜移植手术机器人的可靠性和安全性提供了可靠的保证.     

基于改进势场栅格法的清洁机器人路径规划算法研究

针对人工势场法中机器人在障碍物附近震荡而无法到达目标点、存在陷阱区域、临近的障碍物之间不能发现路径等问题,提出了一种改进的势场栅格算法.结合牛耕式全覆盖路径规划算法使机器人在已知环境势场模型中快速静态规划出全局最优清扫路径,通过激光雷达与势场合力运算使其具备无碰撞的避障能力.在实际系统的实验验证结果表明,本算法能够使清洁机器人以更短路径遍历环境及增强避障能力,提高了清洁机器人的安全性与工作效率,具有实际应用价值.