110kV输电线路巡线机器人控制方法及实现

首先对巡线机器人的控制系统进行了简单介绍，然后重点阐述了一种新型的基于分布式专家系统的高压架空输电线路自动巡线机器人的控制方法和实时实现. 提出了一种基于规则和证据的可信度的分布式专家系统的协调算法. 采用CLIPS，C和VC++等计算机语言实现了该控制方法. 在线运行实验表明，该控制方法不仅可以控制机器人自主跨越输电线路上的各种典型障碍，而且对于特别复杂的环境，如跨越转弯跳线时，通过两个专家系统的协作，机器人的巡线工作也能顺利进行.     

超高压输电线路巡线机器人结构设计与运动学仿真

针对500kv超高压输电线路巡检作业,提出采用步进式与轮式混合爬行机构的巡线机器人作业方案,建立了巡线机器人基于特征的参数化模型,以此为基础建立了该机器人的虚拟样机;从机构学的角度分析了巡线机器人操作臂的关节角位移、角速度等参数;基于ADAMS建立了运动仿真模型,对巡线机器人进行了运动仿真,验证了巡线机器人结构设计和运动规划的合理性和正确性.     

高压输电线路巡线机器人可视化仿真研究

文章主要针对高压输电线路巡检工作,阐述了一种巡线机器人作业方案。根据该方案,利用三维动画软件3DS MAX建立了该机器人的虚拟模型,并对巡线机器人越障动作重点进行了可视化仿真,模拟机器人爬行及越障的实际运动状态。通过模拟和分析,验证了机器人设计方案的合理性。     

基于雷击故障辨识的110 kV输电线路故障巡线策略

雷击是造成输电线路故障的最主要因素之一,为了减轻频繁雷击故障带来的繁重巡检任务,该文提出一种基于雷击故障辨识的巡线策略。首先,测试常用类型绝缘子受雷击冲击后的耐压特性,发现雷击后绝缘子具有无明显下降的绝缘性能特征,为巡线策略的可行性提供试验基础;然后,基于故障行波时域和频域的波形特征,研究线路雷击故障类型的辨识方法;最后,结合试验和理论研究验证该文所提方法的可行性。在湖南某110kV输电线路故障后,利用该文所述方法确定该线路为瞬时性雷击故障,无需巡线,有效降低了巡线成本。该文所提巡线策略可在保证供电可靠性的同时,有效减少巡检工作量,为输电线路运维工作提供基础数据和方法指导。     

巡线机器人无刷电机驱动切换

在巡线机器人的研究开发过程中，为了使巡线机器人在重量和体积上达到最优，设计了无刷电机驱动切换电路，通过此电路可实现4个无刷电机分时复用一个电机驱动器，重点介绍了电机切换电路的设计．实验和实际应用证明了此电机驱动切换电路满足巡线机器人的要求，在一定程度上降低了系统的复杂性，减轻了巡线机器人的重量，节省了体积．     

巡线机器人无刷电机驱动切换

在巡线机器人的研究开发过程中,为了使巡线机器人在重量和体积上达到最优,设计了无刷电机驱动切换电路,通过此电路可实现4个无刷电机分时复用一个电机驱动器,重点介绍了电机切换电路的设计.实验和实际应用证明了此电机驱动切换电路满足巡线机器人的要求,在一定程度上降低了系统的复杂性,减轻了巡线机器人的重量,节省了体积.     

高压输电线路巡线机器人行走电机温度检测系统的研究

从电机性能和编码器性能两方面分析了对巡线机器人行走电机温度进行实时检测的必要性.提出了一种有刷直流电机发热模型及传热模型,并通过模型成功计算出电机绕组与外界环境的温度差值.介绍了巡线机器人行走电机温度的检测控制系统及温度传感器的安装结构.采用温度传感器DS18B20进行温度检测,用地面基站人机交互平台实时显示机器人现场运行过程中行走电机温度.在机器人控制程序中设定温度预设值,将所测得温度值与预设温度上限值进行比较,当所测得温度值高于上限值时,机器人将停止正在进行的运动,直至所测得温度低于预设值.以此实现机器人的智能控制.同时,基于高斯-马尔科夫的假设建立了温度传感器的一元线性回归模型,并根据假设采用了基于最小二乘法原理的方法对温度的测量值进行有效的修正.     

巡线机器人的充电对接及特性分析

为了适应在充电座与充电头的对接过程中,由于安装误差、输电线路受机器人重力会产生向下形变带来的对中偏差,克服传统插针与插孔对准难的缺点,根据巡线机器人在高空线路上运行的特点,首先设计出了一种新型的、对接简单可靠的充电对接装置(包括楔形充电头和4自由度缓冲充电座);然后分析了对接过程,并通过坐标变换法得到了对接装置与高空线路之间的几何约束关系;最后根据对接时的接触特点,分析了受力特性,得到了线路及对接装置相关的几何参数、特性参数(摩擦系数)之间的约束关系,为充电对接装置和线路之间的参数匹配提供了理论依据.     

基于模型的巡线机器人无碰避障方法研究

结合课题组所设计的巡线机器人,利用线路环境结构化的特点,通过霍尔接近传感器精确定位障碍物与机器人之间的位姿关系,采用D-H法构建巡线机器人运动学模型,将障碍物固连一个空间坐标系,最终可在与定位点固连的机器人基坐标系中空间重构障碍物及机器人越障手臂.在机器人越障手臂与障碍物空间位姿关系可测的情况下,并考虑到机器人越障时间短为实际需要,规划一条最短无碰越障路径.最后通过实验验证了基于模型的无碰避障的有效性.     

基于GIS的输电线路巡线机器人空间数据库的建立

分析了GIS空间数据库系统的特点,针对巡线机器人的工作状况,提出了基于GIS的空间数据库的建立方法.     

高压多分裂输电线路自主巡检机器人及其应用

介绍了一种沿(超)高压多分裂输电线路行驶的自主巡检机器人,包括自主巡检机器人本体、地面基站、巡检后台管理系统.机器人机械结构的设计针对多分裂线路特色的障碍物如均压环、间隔棒的结构特点以及线路受到多种作用力后复杂变形的几何特点完成,使得机器人能顺利通过各种障碍物,完成线路的全程自主巡检.通过介绍本系统的关键技术:移动机器人机构、控制系统设计、基于电磁导航与机器视觉的自主巡检系统,给出自主巡检机器人的一个典型实例.不同环境下的现场运行试验表明,该巡检机器人系统正确、实用.     

沿输电线路地线行驶巡检机器人定位方法

针对作者所在团队研制的沿输电线路地线行驶的巡检机器人,分别提出了基于倾角传感器、GPS和线路先验信息模型GIS的全局环境定位方法和基于行走轮编码器及其打滑识别、机器视觉、超声波测距传感器和霍尔接近传感器的局部环境定位方法,给出了机器人定位的相关模型或算法.经现场线路试验研究表明,该方法行之有效.     

Impacts of flexible obstructive working environment on dynamic performances of inspection robot for power transmission line

The rigid-flexible coupling dynamic modeling and simulation of an inspection robot were conducted to study the influences of the flexible obstructive working environment i.e. overhead transmission line on the robot＇s dynamic performance. First, considering the structure of the obstacles and symmetrical mechanism of the robot prototype, four basic subactions were abstracted to fulfill full-path kinematic tasks. Then, a multi-rigid-body dynamic model of the robot was built with Lagrange equation, whil~e a multi-flexible-body dynamic model of a span of lin~ was obtained by combining finite element method （FEM）, modal synthesis method and Lagrange equation. The two subsystem models were coupled under rolling along no-obstacle segment and overcoming obstacle poses, and these simulations of three subactions along different spans of line were performed in ADMAS. The simulation results, including the coupling vibration parameters and driving moment of joint motors, show the dynamic performances of the robot along ftexibile obstructive working path： in flexible obstructive working environment, the robot can fulfill the preset motion goals; it responses slower in more flexible path; the fluctuation of robot as well as driving moment of the corresponding joint in startup and brake region is greater than that in rigid environment; the fluctuation amplitude increases with increasing working environment flexibility.     

面向医院病房巡视的机器人图像采集与传输系统

针对医院病房巡视机器人对图像信息采集及传输的要求,设计并实现了一种基于无线局域网的图像采集及传输系统。为了降低机器人的计算负担,提出了一种嵌入式设备与工控机相结合的方法,嵌入式设备负责图像采集、压缩,工控机负责图像传输。采用JPEG图像压缩算法,有效地减少了网络带宽的使用。设计了一种基于UDP的网络通讯协议,使图像在无线局域网中快速、稳定的传输。利用多线程技术,改进并行传输图像的方式,提高了图像传输的实时性。实验结果表明:该系统工作稳定、实时性好,能够满足巡视机器人病房巡视过程中图像信息的采集和传输的任务要求。     

1000kV特高压交流输电线路工频磁场分析

通过建立特高压交流输电线路空间工频磁场的时域数学预测模型,有效简化了复域模型求解的繁琐过程。利用所建立的预测模型分析了我国特高压交流输电线路产生的工频磁场的横向分布规律,以便在出现最大磁场感应强度的地方做好屏蔽工作。从控制工频磁场的角度出发,定量研究了线路负荷电流大小、导线对地高度、单回路时的导线布置形式和双回路时的相序布置方式等主要因素的影响程度,为工程设计人员提供更为直观的参考和借鉴。     

巡检机器人自主充电对接控制方法

为保证轮臂复合式巡检机器人与太阳能充电基站充电座能准确和可靠自主充电对接,提出一种基于位置关系粗定位、视觉伺服精定位、以及压力传感器接合反馈的自主充电对接控制方法.通过感知机器人所处地线坡度信息,将安装在机器人压紧机构的充电插头运动至安装在悬垂C型挂板底端中心部位的充电座附近;根据图像空间充电座中心棱边与成像区域中心线距离来表征图像特征的变化,设计充电精定位伺服控制律,采用变论域模糊控制方法进行精确定位控制;依据贴合在正负电极片下压力应变片传感器信号变化反馈对接状态.模拟线路和实际线路的试验运行结果表明,该方法具有准确、可靠、效率高的特点,能够满足自主充电对接的任务要求.     

高压输电线路自主巡检机器人的检障与定位

针对高压输电线路巡检机器人系统具有多种类多数量传感器的特点,介绍一种根据线路环境信息的差异、机器人运行速度的快慢而将检障行为进行分类规划再有机融合的检障与定位方法,并介绍机器人高、中、低速下各检障行为的算法.通过模拟线路的检障与定位实验,表明提出的基于多源传感器行为融合的检障定位方法的正确性和实用性.     

巡检机器人的主控软件设计与实现

介绍一种沿架空高压线路行驶的巡检机器人的控制硬件系统结构,并详细分析巡检机器人的功能需求,在此基础上确定巡检机器人控制软件的工作方式并对机器人本体主控程序进行详细设计.为达到实时高效的控制目的,根据WinCE多任务的特点,在EVC环境下采用多线程技术实现了主控软件的功能模块化,并详细介绍每个工作线程的工作过程.使用WINDOWS内核对象有效地实现了线程间的同步控制.利用MFC框架简化了软件设计方法,提高了软件的重用度及开发效率.实验表明,控制软件系统运行稳定,实时性好,能满足应用需求.