配网带电作业机器人系统的设计

为了提高配网带电作业的安全性和作业效率,设计配网带电作业机器人系统,包括主从遥操作液压机械臂、控制系统、带电作业工具系统、绝缘防护系统和绝缘斗臂车等,描述其特有的结构、技术参数和工作原理。采用主从位置闭环随动控制,主从手同构,主手具备力反馈,提高操作的灵活性和工作效率。在10 kV配网带电线路进行试验,验证了设计的合理性和优越性。     

主从遥操作机械手的阻尼触觉反馈

遥操作机械手因其独特的优势,已被广泛用于太空探索、深海探测、核设施维护和医疗手术。然而,随着任务复杂性和安全要求的提高,要求遥操作机械手具有更好的避障能力。针对此问题,提出一种新的基于可变阻尼的触觉反馈方法,为操作者提供阻尼力以感知远程环境中的障碍物,从而完成避障任务。在此基础上,提出避障阻尼模型,以解决传统的触觉方法由于考虑因素不全面而导致的不准确问题。该模型不仅考虑了传统的距离因素,还根据速度方向的新因素预测了遥操作机械手的碰撞情况,以在线调整阻尼值。实验结果表明：与没有触觉反馈的远程操作相比,该方法能够有效地提高远程操作的安全性和人类操作员的工作效率。     

遥操作焊接机器人焊接信息采集系统研究

对于危险环境遥操作焊接机器人的监视而言,除了采用虚拟现实技术创建的、增强人机交互能力的3D虚拟工作环境之外,实际焊接过程信息的采集也是非常重要的。遥操作焊接机器人焊接信息采集系统使用数据采集模块采集焊接电压、电流。以Qt作为开发工具,使用C++语言完成了机器人焊接信息系统软件开发,主要功能包括焊接电压、电流的采集与绘制波形图,以及通过摄像机捕捉焊接现场画面并展示给操作人员。该系统具有跨平台特性优良、安全性能高等优点。焊接试验表明,开发的焊接信息采集系统能够满足机器人遥操作焊接应用的需要。     

遥操作系统中Motoman机器人相关问题分析

在基于Internet的Motoman机器人遥操作系统中，需要Motoman双机器人协同工作，为此本文对Motoman机器人的特性及其遥操作系统相关问题进行了研究。重点讨论了SV3X机器人的耦合特性，并分析了该机器人的运动学特性，这可以作为对该种机器人协同操作的相关研究工作的基础。然后针对Motoman机器人的接口特性，设计并实现了满足WEB要求的网络结构。     

遥操作机器人力反馈双向伺服控制策略研究

针对并行机构的力反馈双向液压伺服控制中所存在的反馈力冲击大及位置跟随差的问题,提出一种以主、从手之间的力信号作为从动端控制信号,位置信号形成主手控制量的新型力觉反馈控制算法。应用阀控液压缸和力传感器构成液压力伺服控制器,构建力反馈双向伺服控制试验系统。在空载、抓轮胎和抓石块3种负载情况下,分别进行了力、位置跟随性能实验。实验结果表明:该力反馈控制方法既能保证从手对主手的位置跟随精度,又能使主手准确连续地跟随从手受力情况,明显改善了主-从控制系统的操纵性能,操作者能够获得真实的力觉临场感,提高了力反馈透明性。     

遥操作干式高压海底管道维修焊接机器人系统

干式高压焊接是既能保证焊接质量又易于实施的海底管道维修方法.基于目前的自动化技术水平和海管坡口制备难度大的现实,提出了基于高级焊工焊接知识和潜水员水下工作技能的遥控海底管道维修焊接策略.研制了一套干式高压环境管道全位置焊接机器人及其分置于水面母船甲板和水下干式舱的机器人焊接控制系统,研制了分别用于场景、坡口和焊缝的视觉监视系统,以及计算机远程信息采集监控系统,它们与水下干式舱系统一道构成了水下干式管道维修系统.还研究了干式舱充气气体种类、焊接电源特殊性和舱内引弧问题.利用先期在干式高压焊接实验室获得的海管焊接工艺完成了海上焊接维修试验,焊缝质量良好.

Abstract：

Among the available underwater pipeline repair methods, hyperbaric TIG welding technology may be the easier one to obtain better joint quality. Due to the low automation level and the bevel preparation difficulty, the repair welding should be conducted based on both the welding knowledge of the welder on deck and the operation skill of the diver. A tele-operated robot for all position hypetharic pipe welding was developed. In the specified case of underwater welding, the process was controlled by a surface based operator, a clear and real time image of the arc as well as the image of groove location were required. An observation system of three cameras for chamber, groove and weld was also developed respectively. All the necessary message of vision, welding current and arc voltage were collected and transferred to the surface by the developed computerized information system. The underwater pipeline maintanence system consists of the welding robot, observation system, the informarion system, together with the habitation. The chamber gas type, the welding power source and arc striking were also studied. With the welding proceedure developed in the hyperbaric welding laboratory, a good weld was obtained in a underwater pipe repair welding test at Bohai sea.     

基于广域网的遥操作工程机器人神经网络控制

针对在广域网环境下因较大网络时延造成遥操作工程机器人系统操作性能下降甚至系统不稳定的问题,提出一种神经网络控制方法。借助于广域网模拟器,在局域网环境下进行了不同网络时延下的位置阶跃响应和稳态跟踪实验研究。结果表明:与常规PID控制方法相比,该方法具有更好的动态和稳态特性,对网络时延具有较好的适应性和鲁棒性。研究结果对提高广域网环境下的遥操作工程机器人系统的操作性能具有指导意义。     

主从遥操作机械手工作空间覆盖控制策略研究

针对遥操作机器人主控制器工作空间过小和主从手工作空间不匹配的问题,提出一种区域覆盖思路。将主控制器工作空间与从机械手工作空间一一对应的映射关系转换成主手工作空间多次区域映射的关系,通过多次建立主从手的连接,达到区域覆盖的目的。同时为了更好地控制从机械手末端的姿态,设计一种相对运动姿态控制方法,将传递给机械手的绝对姿态坐标替换成姿态运动信息,以达到相对姿态控制目的。最后,进行仿真分析和试验验证。结果表明：该方法能够实现工作空间完美覆盖,主手能够有效地控制从手运动。     

基于无线通信网络的遥操作工程机器人模糊控制

针对无线通信网络时延造成遥操作工程机器人系统操作性能下降甚至不稳定问题,设计了遥操作工程机器人无线通信系统、控制系统结构和模糊控制器。利用广域网模拟器,对不同网络时延下机器人抓手机构的位置阶跃响应和正弦轨迹跟踪特性进行了实验研究。结果表明:与传统PID控制器相比,该模糊控制器具有更好的稳态和动态特性,对网络时延具有更好的适应性和鲁棒性。研究结果对提高无线通信网络环境下的遥操作工程机器人系统的操作性能具有指导意义。     

腹腔镜微创外科手术主从式机器人从手结构设计

腹腔镜微创外科手术作为微创手术的代表，是对传统开放性手术的一次重大变革；文章结合腹腔镜微创外科手术的特点和技术要点，对微创外科手术机器人的从手进行了结构设计。其中为实现U轴、V轴‘定点’摆动，采用了平行四杆机构；Z轴平移采用了滚动丝杠机构，这样使得机构整体的重量小，刚度和精度都得到了保证。另外，所设计的机器人具有对称的双4自由度，操作灵活，能完全达到或超过医生直接操作所能达到的水平。为了方便手术时从手的定位和调节，设计了一个可调节的从手手术平台。     

基于虚拟现实的主-从遥操作系统研究

为研究力觉临场感系统遥操作机器人系统不可避免地存在的通讯时延问题,开发一套基于虚拟现实机器人临场感系统。介绍该系统的体系结构、几何实体建模、人机接口技术等,并对采用图形仿真技术来解决遥操作过程中的时延问题进行探讨,通过实验验证采用图形机器人来干预现实机器人运动的可行性。     

用于水泥电杆爬杆的配电带电作业机器人研制

目前的配电带电作业主要是通过绝缘斗臂车来实现,但是由于地形的限制,难以在山地、水田等环境中开展.为解决以上问题,提出一种适合配电带电作业的爬杆机器人平台.提出机器人平台的总体设计思想;介绍平台硬件和软件的设计原理和实现方法;形成实际的爬杆机器人.该机器人的主体既是一个操作臂又是一个爬行体.结果表明:该机器人可以实现自主...     

基于BP神经网络的机器人力矩补偿研究

通过对关节驱动助力减小机器人拖动示教的拖拽力,是提高拖动示教灵活性的有效方法。而在拖动示教过程中准确、实时地计算出机器人各关节补偿力矩,是实现拖拽助力的关键问题。针对拖动示教喷涂机器人进行动力学建模,分析关节力矩补偿值与惯性力、重力等因素之间的关系,提出一种基于无监督学习的BP神经网络力矩控制算法对机器人直接示教进行在线力矩补偿。在六自由度喷涂机器人上进行实验验证。结果表明：该力矩补偿算法的计算效率提升70%,平均计算误差为9%,助力效果明显。     

基于开放平台的机器人视觉抓取控制系统设计

设计了一个基于开放式运动控制平台的机器人视觉抓取控制系统。该系统将视觉技术与机器人运动控制系统相结合,采用模块化设计,利用TCP/IP网络实时传输实现信息交互,机器人在视觉引导下完成复杂条件下的抓取作业,系统的可靠性、实时性及可扩展性都得到了提高。该系统应用于自主研发的4轴关节式机器人,运行稳定可靠。     

基于神经网络算法的机器人定位技术研究

机器人定位抓取工件时,正确的选择工件特征参数是机器人能否准确获取工件抓取点,进而对工件进行抓取的成败关键。在研究了图像处理技术的基础上,提出了利用神经网络非线性处理能力解决工件特征选择和特征提取过程中存在的非线性问题。在神经元的训练中,通过使用改进的Hebb学习规则克服了传统学习模式下的权值无限制增长而不收敛的问题,提高了特征的识别度和特征提取的准确性,使机器人能够实现对工件的准确抓取。     

基于移动终端的网络机器人控制系统的研究

针对在网络拥塞环境移动行走的机器人,采用PDA远程监控,提出了一种基于移动终端控制器的远程机器人监控系统方案,对其传输原理及其传输服务质量方案进行了研究,并将该方案应用于实际系统中,对基于无线Internet/Intranet系统的远程机器人监控进行了有益的探索。     

机器人用于艺术雕刻的研究

本文根据传统的直角坐标数控雕刻机的缺陷，结合工业机器人的运动学特性，研制了一种五自由度关节式雕刻机器人。详细叙述了其机械结构和控制系统的设计，运用D-H法分析了机构运动。这种五自由度雕刻机器人能加工出通常的直角坐标数控雕刻机难以完成的复杂型面，灵活性高，而且定位机构的尺寸相对要小得多，制造成本较低。     

配电室智能巡检机器人的设计与研制

为解决配电室内巡检空间狭小、巡检点位数量庞大、位置高差不一、无规律布置等难题,研制了一种基于直角坐标驱动的智能巡检机器人,对该机器人的主要结构、技术参数、运动路径规划、控制系统进行了详细介绍。对同步带远距离传动中的横向振动进行了分析,避免外界激励源与皮带发生共振,同时设置巡检点时避开皮带的共振频率位置。针对机器人质量较大的问题,对Y轴支撑槽钢进行了轻量化设计。经6个月实践检测,该机器人实现了对室内设备的多角度、全方位智能巡检。     

配电网优化运行技术的研究

油田配电网规模较大,多以6kV电压等级输送电能,在电能传输过程中会产生损耗,影响油田企业的经济效益,急需对配电网进行优化。本文从配电网设计、变压器选型、无功补偿等方面对优化运行技术进行深入的探讨,可供相关人员参考。