基于PID控制算法的自动巡线机器人的设计与实现

自动巡线移动机器人能在各种环境下独立执行巡线任务,适用于工业、农业、物流等领域。传统机器人在复杂或需快速响应的环境中效率低。为此,采用PID(比例-积分-微分)控制算法优化机器人的路径追踪和运动控制,提高巡线的准确性和稳定性。通过硬件和软件的综合设计,实现了一款基于PID算法的高效、稳定的自动巡线机器人,其设计的有效性通过装配、调试和实验得到了验证,为自动巡线机器人在各行业的应用提供了理论和实践基础,有助于扩大自动化技术的应用范围和提高效率。

架空输电线路智能巡线机器人设计与研究

巡线机器人设备采用铝合金外壳,利用托架导电铝轮与导、地线接触,实现设备与导线的等电位。设备整体结构采用优化设计,能在架空输电线路上安全可靠的完成作业,在不同线径规格的架空输电线路上能实现行走、爬坡、跨障碍功能。主机行走机构采用弹簧自夹紧装置行走系统,可适应各种规格导、地线,能平稳通过压接管、防振锤等障碍物,同时具备大于45°的爬坡能力,满足不同条件下的导线、地线弧垂。

飞走巡线机器人多模式切换混杂控制方法

电力线所处环境恶劣,工况复杂,具柔索特性,对巡线机器人的稳定性和可靠性提出较大挑战,因此以飞走巡线机器人(flying-walking power line inspection robot,FPLIR)为研究对象,提出了一种多模式切换混杂控制方法。在FPLIR巡检工作原理基础上,建立4种控制模式的混杂自动机模型和相互切换的监测器模型;利用Lyapunov函数法和力角稳定性判据(force-angle stability margin,FASM)法分析FPLIR多模式切换和力学特性的稳定性;基于各模式的控制目标,提出了对应的控制策略,尤其结合FPLIR的结构和工况特点,设计变论域模糊控制器,提高FPLIR线上行走的稳定性,设计模型预测控制器,提高FPLIR落线的安全性。最后通过仿真和实验验证了多模式切换混杂控制方法的有效性和可行性,提升了FPLIR在复杂电力线环境下的适应性,为未来机器人智能巡检提供理论参考。

高压输电线路巡线机器人目标自动识别跟踪方法

在巡线机器人目标自动识别跟踪方法中,转换图像信号时易产生噪声,影响识别跟踪结果的准确率。为此,设计了一种新的高压输电线路巡线机器人目标自动识别跟踪方法。首先采用卡尔曼滤波技术对图像进行滤波处理,然后根据Haar-Like特征将图像转换为便于机器人识别的灰度图像。基于此,采取背景差分法排除灰度图像中非识别目标的背景,再根据亮度特性和色彩特性自动识别跟踪目标。以某地区的一段高压输电线路作为测试对象,实验结果显示,本文方法的识别图像受噪声影响较小,且自动识别跟踪的有效性更高。

架空输电线巡线机器人耦合动力学建模与仿真分析

为解决巡线机器人在柔性架空输电线上进行移动时会产生耦合振动的问题,基于刚柔耦合动力学,建立了巡线机器人在架空柔性输电线上移动的动力学模型,并使用广义α法对系统方程进行积分求解。仿真结果表明:巡线过程中机器人与输电线会产生耦合振动,不合适的机械臂长度甚至会导致异常振动并造成输电线的弹跳运动;输电线两端安装高度差对系统动力学响应有明显影响。

高压输电线路巡线机器人障碍物视觉检测识别分析

巡线机器人巡检过程中的自主行走能力基础是跨越障碍物,障碍物跨越的前提是能够检测到目标进而对其进行识别。基于此,本文从实际情况出发,首先阐述了巡线机器人视觉检测系统组成,并从地上障碍物检测与识别流程、检测兴趣区的确定、地线上障碍物的检测、地线上障碍物的识别几方面分析了巡线机器人障碍物视觉检测与识别,旨在为高压输电线路巡线机器人的高效运作提供参考。

架空高压输电线路巡线机器人样机研制

介绍了所研制的220 kV架空高压输电线路巡线机器人。该机器人的特点是:用最少的自由度和小巧紧凑的机械结构以及多传感器与机器视觉混合伺服方法,实现了机器人在一根相线全程线路上的自主行驶运动(滚动、爬行和跨越／避让障碍物);用电流互感器技术实现了机器人电能消耗的在线自动补给;用可见光摄像机和红外热成像仪实现了线路的巡视与机械电器故障的检测诊断;巡检线路及其信息实现了计算机管理。该机器人已通过了现场带电线路上的运行试验,具有广阔的应用前景。

高压架空输电线路自动巡线机器人的研制

介绍了自行研制的110 kV高压架空输电线路巡线机器人。该机器人机械结构设计合理、巧妙;控制系统采用两级分布式计算机控制结构,规划级用于机器人管理和路径规划,直接控制级用于机器人的姿态和运动控制。实验线路上的运行表明,较好地解决了自主越障问题,可以完成规定的巡检任务,具有非常广泛的应用前景。

基于结构约束的架空输电线路巡线机器人障碍识别

巡线机器人沿相线行走时必须探测识别各种障碍,并根据障碍类型规划越障行为.针对220 kV架空输电线路的结构特点,利用视觉传感器,设计了基于结构约束的障碍识别算法.算法利用图像的边缘信息,采用改进的基于存在概率图的圆/椭圆检测方法和分层决策机制,以减少自然环境中光线变化和机器人运动对识别质量的影响,满足了巡线机器人的实时越障要求.实验室模拟线路和实际线路实验结果表明,算法能可靠地识别出复杂背景中的防震锤、悬垂线夹和耐张线夹等障碍物.

架空电力线路巡线机器人的研究综述

回顾了国内外架空电力线路巡线机器人的研究现状 ,分析了几种巡线机器人的结构特点及存在的问题 ,详细探讨了巡线机器人避障、工作电源及线路故障探测等关键技术 .最后 ,展望了架空线路巡线机器人的发展趋势和应用前景 .

高压输电线路巡线机器人障碍物视觉检测识别研究

障碍物的检测识别与定位是高压输电线路自主巡线机器人中的关键技术之一。针对220kV单分裂输电线路的结构特点,提出了一种基于视觉传感器的障碍物检测识别方法。首先,对采集的图像进行膨胀、腐蚀和高斯平滑等处理,以减少图像噪声;然后,利用Otsu算法对Canny算子进行改良来提取图像边缘,以减少光线变化带来的影响;最后,提取边缘图像中某些图形基元并施加结构约束,实现障碍物的检测识别。大量的试验研究表明,该方法能有效地检测识别高压输电线路的导线、防震锤、悬垂绝缘子和耐张绝缘子等结构物。

高压巡线机器人的设计与实现

针对110 kV输电线路具有防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、跳线、转弯等诸多障碍,线路与障碍物的相对位姿和形态不是非常固定的特点,首先设计出了一种全新的巡线机器人的机械结构,并对该结构的各个组成部分进行了详细的说明;然后,对巡线机器人的控制系统进行了设计。本体控制系统采用两级分布式计算机控制结构,规划级用于机器人管理和路径规划,直接控制级用于机器人的姿态和运动控制。实验线路上的运行表明,机器人较好地实现了自主越障,能够完成规定的巡检任务。

架空输电线路巡线机器人越障视觉伺服控制

为解决巡线机器人越障问题,设计了基于图像的越障视觉伺服控制方案.采用傅里叶描述子构造了具有平移、旋转、尺度缩放及起始点不变性的轮廓形状特征向量,实现了驱动轮的识别;进而抽取图像特征和估计驱动轮—相线在图像空间中的相对位姿,并设计了带有死区的比例控制律来实现驱动轮—相线“对中”视觉伺服控制.模拟线路实验结果表明,该方案能可靠地完成巡线机器人驱动轮—相线“对中”控制任务.

高压输电线路自动巡线机器人机构设计及在约束条件下的逆运动学分析

设计了一种全新的输电线路自动巡线机器人的机械结构,介绍了该结构的各个组成部分。通过对巡线机器人系统的力学分析,得到了机器人运动的约束条件,在此约束条件下,采用一种可用于实时控制的循环坐标下降法(cyclic-coordinatedescent,CCD)对机器人的逆运动学进行了分析。仿真实验表明,这种迭代算法对于有运动约束系统的逆运动学分析具有较强的适用性,而且具有非常好的收敛性,特别适合于在线计算,便于巡线机器人的实时运动控制,同时验证了机构设计的可行性。

新型三臂巡线机器人机构设计及运动分析

为了增强机器人的越障能力,简化机械结构,减小越障时的电机负荷,设计了一种新型结构的三臂巡线机器人.该机器人采用双平行四边形桁架构型实现三臂的位姿调整运动,机构重心可调以减小桁架控制电机的负荷,各臂末端设置夹线轮以增强机器人跨越引流线障碍的能力.巡线机器人调整形态越障时,因机构重心偏移会引起机器人整体绕线缆偏转,属于基座浮动式机器人.根据机器人重力平衡条件构造优化目标函数,以基座浮动角度作为搜索变量,将基座浮动式机器人的运动分析问题转化为一维优化问题进行求解,仿真实验验证了算法的有效性.原型样机在实验室环境下完成了线上行走和越障实验,验证了机构的可行性.

基于模块化关节高压巡线机器人方案改进

为了改善高压巡线机器人俯仰关节的各项指标,研制一种模块化俯仰关节。该模块化俯仰关节不仅在跨步时提供足够大的力矩来保证巡线机器人抬起,还要能够提供可靠精确的定位,同时在布线上使用中空走线,减少自身线路与固定机架的摩擦。该机构具有断电抱闸装置,断电后不需要额外的动力就可以抱死关节,减少功耗。其集驱动控制器为一体,充分减少模块化俯仰关节走线,提供标准化外部机械电气接口,方便快速更换检修。

基于SolidWorks的巡线机器人机械本体设计及越障运动仿真

巡线机器人对高压架空输电线路的检测与修复是一种安全,可靠,高效的检测方式。机器的机械本体结构是整个系统的基础,也是目前主要的技术障碍之一。首先介绍了巡线机器人机械本体设计要求和关键技术,然后详细描述了基于SolidWorks软件平台设计的一种带有轮式爬行驱动及夹紧置,过障碍物时可仿人攀援的多关节新型巡线机器人。最后,针对这款机器人运用SolidWorks COSMOS Motion动力学插件进行运动仿真,通过跨越高压电力线的常见障碍物来验证该设计方案的可行性。

基于规则库的巡线机器人自主越障动作规划

在电力线巡检机器人的控制系统中,采用分层规划的方式,利用产生式推理从行为规划的层次上进行在线规划,生成行为序列,然后将生成的行为序列与离线规划出的知识库相结合,生成自主越障的动作序列,实现机器人越障的自动控制.本文探讨了整个越障规划的控制过程和规划方法,并通过实验验证了动作规划的可行性.

吊臂式巡线机器人悬吊姿态自平衡机构的研究

文中针对目前应用较为广泛的吊臂式巡线机器人在跨越线缆附件时所出现的姿态失稳现象进行了研究,从机构学的角度研制了相应的俯仰失稳自平衡机构、侧倾失稳自平衡机构,并分析了其工作原理。通过理论分析和实验验证,证明了上述自平衡机构的实用性和可行性,为电力巡线机器人的应用推广奠定了坚实的基础。

基于图像传输的巡线机器人远程控制

基于无线局域网络的图像传输,从提高图像传输的实时性和连贯性着手,完成了巡线机器人远程控制方案的设计和实验.图像传输采用并行的处理方式,大大提高了传输的速度;分析了影响图像传输质量的因素,提出了增强图像传输品质和连贯性的方法,实现了在监控端根据图像方便地对机器人实施控制的设计,并通过实验验证了图像传输的实时性和远程控制方案的有效性.