人机协同带电作业机器人系统设计研究

配网带电作业是提高配网经济效益和服务质量的最有效手段,针对人工带电作业中存在的高风险,有必要对带电作业机器人开展相关技术研究。总结了国内外带电作业机器人的技术现状,提出了适用于国内带电作业情况的人机协同带电作业机器人,对该机器人的作业平台、高精度导引系统、多级绝缘防护、人机交互系统等关键技术进行设计原则分析和研究。现场实验表明该机器人可以在较短的时间内完成复杂环境下的现场作业,具有很高的推广价值。

面向配网带电作业机器人的激光雷达与视觉系统融合定位

为提高配网带电作业机器人在开展带电作业时对导线的识别与定位的准确性,本文提出了一种基于单线激光雷达传感器与视觉系统融合的定位方法,获取导线的空间三维坐标。并通过研究多传感器在户外强光环境下的工作特点,提出了基于激光雷达深度信息与图像信息的多传感器融合算法。首先利用激光雷达与相机事先进行像素级标定,使图像像素与激光雷达深度点云一一对应;然后利用Canny算法与霍夫变换,获取图像中作业导线;最后计算出导线与雷达点云空间中相交部分空间位置,实现机器人在户外强光下高精度、高效率地进行导线识别定位,帮助机器人完成抓取导线等动作。

海洋平台玻璃钢挡风墙应用研究

为了解决海上平台碳钢挡风墙腐蚀严重的问题,开展采用玻璃钢挡风墙替代传统碳钢挡风墙的应用研究。避免后期再次更换,结合海洋环境工况,从力学特性、老化特性以及防火安全性等方面论证了将玻璃钢材料应用于挡风墙的可行性,同时基于有限元分析软件ABAQUS开展了挡风墙静力和屈曲分析。结果表明,采用玻璃钢挡风墙,可以满足海洋平台的应用工况要求,同时可以降低挡风墙结构重量,节省海洋平台挡风墙全生命周期综合更换维护费用。

基于变结构的有源电力滤波器无传感器间接控制策略

为简化有源电力滤波器(active power filters,APF)系统控制结构、实现降低装置成本,提出了一种基于变结构的APF无传感器间接控制策略,利用局部平均值算法给出了系统在无电压传感器控制方式下的占空比表达式。为提升APF低频工作特性,进一步引入虚拟负电感控制方式,改善了无电压传感器间接控制方式下的APF运行单位功率因数和动态响应能力。与传统控制策略相比,所提出的控制策略有效简化了系统结构,兼顾了系统经济效益与技术性能。最后通过10 kW单相桥式APF原理样机试验,验证了所提出控制策略的正确性和有效性。