變電所絕緣子水沖洗機(jī)器人結(jié)構(gòu)與視覺系統(tǒng)研究.pdf

1、鐵路變電所負(fù)責(zé)將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化為適用機(jī)車牽引所需的電能，因污染物沉積于絕緣子表面而導(dǎo)致的污閃事故已嚴(yán)重威脅鐵路電網(wǎng)系統(tǒng)安全。為預(yù)防污閃事故的發(fā)生，目前主要采用人工手持水槍對絕緣子進(jìn)行定期沖洗，該方式安全性低、作業(yè)強(qiáng)度高。為改善這種現(xiàn)狀，開發(fā)研究出一種新型絕緣子水沖洗機(jī)器人代替現(xiàn)有的人工清洗方式，該機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)絕緣子自動識別和定位，控制水槍瞄準(zhǔn)絕緣子并完成絕緣子沖洗，對于沖洗作業(yè)安全性有較大提高。本文的研究內(nèi)容和方法如下:
　　(1)

2、首先，根據(jù)變電所布局和所內(nèi)環(huán)境，確定水沖洗機(jī)器人+水沖洗車的沖洗方案，并對機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括行走機(jī)構(gòu)、沖洗機(jī)構(gòu)、管路系統(tǒng)、蓄電池等。對機(jī)器人行走驅(qū)動力和穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)相應(yīng)計(jì)算結(jié)果選擇行走機(jī)構(gòu)電機(jī)，同時(shí)選擇適合機(jī)器人工作的沖洗機(jī)構(gòu)電機(jī)，確定機(jī)器人蓄電池型號。
　　(2)其次，為提升沖洗作業(yè)的自動化水平和安全性，同時(shí)滿足變電所環(huán)境要求，對機(jī)器人的視覺系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用遠(yuǎn)程控制臺控制機(jī)器人工作，并介紹了機(jī)器人視覺系統(tǒng)的硬、軟

3、件組成。
　　(3)再次，對機(jī)器人的絕緣子圖像識別、定位方案進(jìn)行研究，采用基于絕緣子灰度、形狀和紋理特征對絕緣子圖像進(jìn)行識別的方法，具體步驟包括:灰度圖像獲取、圖像去噪、閥值分割、形態(tài)學(xué)處理、形態(tài)篩選、紋理識別，實(shí)驗(yàn)表明該方法可以對圖像中的絕緣子進(jìn)行準(zhǔn)確識別和定位。
　　(4)最后，機(jī)器人的視覺控制系統(tǒng)采用基于圖像的伺服控制方式，對攝像機(jī)成像模型和機(jī)器人的圖像雅克比矩陣進(jìn)行分析計(jì)算，并采用基于絕緣子高度和機(jī)器人位姿參數(shù)的圖像