DOI面向断股补修作业任务的电力机器人机构设计

输电线路断股补修机器人需要在特定野外环境下开展复杂作业任务。面向机器人补修作业任务特征开展机构设计,可以提升机器人作业性能,保证作业质量。本文介绍了基于断股补修作业任务设计的应用于机器人的各类机构。根据行走、越障与捋线的作业目标,结合外部环境约束,进行机器人移动机构、越障机构与补修机构的设计。以增大附着力、削弱强制滑转现象为目标设计了优化阔线的驱动轮作为移动机构;以保证越障安全性为目标,设计了被动回转关节作为越障机构;以消除悬垂线路断股为目标,设计了螺旋复位式捋线机构作为补修机构。通过理论分析、对比仿真与实验,分析了所设计机构在行走、越障与补修作业上的可行性、稳定性与合理性。     

基于视觉方法的输电线断股检测与机器人行为规划

输电线维护机器人用于代替人工完成危险作业,准确的故障检测与合理的行为规划对于作业效果至关重要.针对以上需求,采用视觉方法,提出了一种基于图像特征分类的输电线断股检测方法.该方法提取边缘梯度向量作为图像特征,采用支持向量机方法进行分类运算完成线路断股检测.在断股检测的基础上,利用断股检测信息与机器人传感器测得的信息构建机器人状态向量.根据当前状态向量,结合机器人断股补修作业流程,提出了面向捋线与压接复杂作业的机器人断股补修作业行为规划方法.利用实验室模拟线路开展实验,验证了提出的输电线断股检测及行为规划方法的有效性.     

融合全局和局部特征的单幅图像去雨方法

针对基于卷积神经网络的去雨方法感受野受限的问题，结合Swin Transformer和卷积神经网络各自的优势，提出了一种融合全局和局部特征的单幅图像去雨方法。首先通过卷积神经网络对图像的局部特征进行初步提取；其次通过基于Swin Transformer的多支路网络对不同特征空间内的全局信息进行学习；最后将提取出的多支路全局特征与局部特征进行融合，实现无雨图像的恢复。在多个数据集上与多种主流单幅图像去雨方法进行了对比实验。结果表明，所提方法生成的结果在峰值信噪比和结构相似性指标上都具有一定优势，验证了所提方法在图像去雨任务上的有效性。     

一种滚动密封爬壁机器人的安全吸附条件与运动特性分析

为完成三峡大坝流道的缺陷检测,设计开发了一种滚动密封结构的履带式爬壁机器人。该机器人以柔性履带作为密封裙实现滚动密封,具备密封结构耐磨性好、通过性和壁面适应性强等特点,而长效稳定吸附是机器人设计的关键问题。基于动力学建模方法,提出了滑移参数等指标作为滚动密封爬壁机器人的稳定吸附条件,用于考察机器人运动状态下、特别是滑移转向状态下的吸附稳定性与运动准确性。通过讨论负压力在内的相关设计参数对机器人滑移与稳定吸附的影响,建立了关键设计参数与机器人吸附稳定性的联系。仿真与实验结果表明,所提的安全吸附条件能够作为开展爬壁机器人运动性能优化设计的理论依据,同时也为建立相应的控制模型提供了参考。     

面向超容电缆沟巡检的机器人的设计与分析

针对电缆沟电力设备不便于人工巡检的问题,阐述了一种能够适应电缆沟恶劣巡检作业环境的移动机器人,并详细介绍了该机器人机构组成及其功能特点。通过对该机器人进行转向性能和越障过程分析,得到了机器人的原地转向性能、越障关键位姿动力学模型以及质心位置对机器人最大越障高度的影响规律。该机器人能够很好的代替人完成电缆沟日常巡检作业工作,满足电力生产的实际需求。     

基于输电线路行走越障任务的巡检机器人机构设计

针对超高压输电线路巡检机器人在线路巡检中行走越障的任务需求,在分析超高压线路障碍类型的前提下,提出了一种新型的适用于线路障碍类型多且角度大的巡检机器人行走及越障机构。介绍了变距越障机构和恒力矩夹持机构的构型及结构特点,根据输电线路障碍物尺寸变化的情况,分析了双臂变距越障机构对障碍物长度尺寸变化的适应性,在分析了机器人爬坡能力的基础上设计的恒力矩夹持机构,提高了机器人的爬坡性能。最后,通过现场实验验证了该行走及越障机构设计的可行性和有效性。     

机器人断股捋回装置设计与作业状态分析

输电线路中架空地线断股故障严重地威胁输电线路安全,传统的人工修补需在高危环境下进行,工作强度高,风险大。一种输电线路架空地线断股补修机器人的断股捋回装置,用于架空地线断股机器人补修作业时将散落的断股捋回复位。断股补修机器人本体可以依据作业流程携带本装置及压接工具沿架空地线行走,当靠近地线断股故障后实现断股地捋回与压接。最后,通过试验验证了断股补修机器人补修机构的合理性,断股捋回装置设计的可行性与有效性。     

一种滚动密封爬壁机器人失效分析

密封结构是保证爬壁机器人运行的核心部件,滚动密封作为一种新型密封方式,具有耐磨性好、负载大、壁面适应性强的特点,在爬壁机器人领域研究日益广泛。基于滚动密封机理,提出了典型工况下的滚动密封失效判据。通过密封机理分析确定了滚动密封结构的失效形式,对水平平动、竖直平动及转向三种典型工况下的具体失效形式进行分析,并采用动力学方法得到了关键设计参数与密封泄漏间的关系,由此提出滚动密封的失效判据。最后基于所提失效判据完成样机改进与实验,实验结果表明,改进设计提高了吸附稳定性,验证了密封失效判据的有效性与准确性。     

面向柔性导线涂覆作业的机器人视觉检测与定位方法

架空裸导线没有绝缘外皮的保护，容易发生安全事故，利用涂覆机器人开展裸导线绝缘化作业能够减少对人身安全的威胁。针对柔索环境下涂覆机器人运动导致柔索发生变形致使目标发生变化，提出一种面向柔性导线涂覆作业的机器人视觉检测与定位方法，利用机械臂末端相机采集涂覆机器人的标记位置图像，实现对涂覆柔性导线作业的检测与定位。针对柔索环境下目标会随柔索的变形而发生变化的现象，基于相机标定开展图像雅可比矩阵与观察臂雅可比矩阵计算涂覆机器人的空间位置坐标，对动态变化的目标实时定位与跟踪。实验结果表明：该方法可有效对目标进行定位与跟踪，具备外部环境适应能力。