竞赛机器人巡线算法的优化设计

PID控制算法广泛应用于生产生活的各个领域,但多是对模拟量的处理,将PID算法数字化后引入机器人巡线算法,可改善巡线的性能。但由于环境的复杂性,只采用PID算法虽能改善机器人巡线的速度和稳定性,但在轨迹线异常突变的情况下,常常会脱轨导致失败。本文尝试采用冗余循迹传感器进行离轨深度检测,减少了这类情况的发生。一般在循迹传感器的两侧一定距离处加入偏轨检测传感器,并采用中断管理实现即时响应,可大大提升机器人的巡线综合指标。

国网吉林电力首个自主研发高塔机器人巡线系统正式投入使用

11月3日，由国网吉林电力研制的”高塔跨越林区输电线路巡检机器人”系统．在吉林220千伏松长甲线上正式投入使用。由国网吉林电力自主研制的高塔巡检机器人系统研发始于2010年，历时四年，该系统包括巡线机器人本体、地面基站、后台管理系统以及太阳能充电基站等四部分，可实现巡检机器人本体沿架空地线的自主移动、自主巡检、自主充电、地面基站对巡检机器人本体的远程监控和巡检作业管理等功能。该巡检机器人可自主跨越防振锤、直线杆塔和耐张杆塔，实现沿线路全程的自主行驶。

国网吉林电力首个自主研发高塔机器人巡线系统正式投入使用

11月3日，由国网吉林省电力有限公司研制的“高塔跨越林区输电线路巡检机器人”系统，在吉林220kV松长甲线上正式投入使用。由国网吉林省电力有限公司自主研制的高塔巡检机器人系统研发始于2010年，历时四年，该系统包括巡线机器人本体、地面基站、后台管理系统以及太阳能充电基站等四部分，可实现巡检机器人本体沿架空地线的自主移动、自主巡检、自主充电、地面基站对巡检机器人本体的远程监控和巡检作业管理等功能。

煤矿井下巷道悬线式巡检机器人系统设计与研究

针对传统煤矿井下巷道巡检存在的劳动强度大、漏检漏查率高、安全性差等问题,设计了煤矿井下巷道悬线式巡检机器人系统。重点介绍了以STM32F407IGT6型微控制器为核心的巡检机器人硬件、软件设计方案,在巡检机器人机身安装了多参数传感器、视频摄像仪、超声测距传感器,以获取机器人的周期性运行状态,并将其传送至微控制器进行分析和计算,进而对巡检机器人的运动状态进行精准控制。试验结果表明,煤矿井下巷道悬线式巡检机器人可以满足巷道巡检要求,减轻了巡检工人的劳动强度,降低了漏检漏查率,提升了煤矿井下作业安全系数,具有良好的经济效益。

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。

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 .

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。

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。

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.

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.

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。

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在线供电系统研制

高压输电线路巡线机器人是电力线路巡线和除冰的理想选择,但是巡线机器人的电池容量较小导致机器人续航能力差,一直是影响巡线机器人发展的重要原因。为克服上述困难,本文致力于研制一种能够自主在线取能的新型供电系统,其中涉及感应取电模块、充电模块设计以及取电供电逻辑指令构建等三大关键技术。实验测试证明,所设计的供电系统可以持续且有效地为巡线机器人的蓄电池提供能量。

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.

架空输电线路巡线机器人的视觉导航

巡线机器人沿相线行走时必须探测识别和定位各种障碍物,并根据障碍类型规划越障行为。针对220kV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,完成了障碍识别和分类。根据障碍物的结构特点,设计了一种自适应多窗口区域立体匹配算法,实现了障碍物的双目视觉定位。模拟线路实验结果表明,算法能可靠地从复杂背景中识别并定位出防振锤、悬垂线夹和耐张线夹等障碍物,满足了巡线机器人导航要求。