輸電線路巡檢機(jī)器人樣機(jī)的越障控制研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、我國(guó)遠(yuǎn)距離輸電線網(wǎng)絡(luò)分布較廣，需要經(jīng)過(guò)條件惡劣的荒郊野外，易受到自然環(huán)境、人畜破壞和自身?yè)p耗的影響，需要對(duì)線路定期巡檢。傳統(tǒng)巡檢方式主要以人工巡檢和航空巡檢為主，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、精度低、效率不高且費(fèi)用高昂等問(wèn)題。隨著近年來(lái)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，以巡檢機(jī)器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)巡檢方式，可以減輕巡檢工作負(fù)擔(dān)，提高輸電線路管理和維護(hù)的自動(dòng)化水平。
　　本文中巡檢機(jī)器人樣機(jī)的研制工作以重慶電科院項(xiàng)目研發(fā)為背景，主要目的是結(jié)合國(guó)外優(yōu)點(diǎn)，在第一代樣機(jī)的經(jīng)驗(yàn)

2、上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，使之可以跨越所有大型障礙物、提高越障效率，并保持越障穩(wěn)定性。本文的工作重點(diǎn)也將從這三個(gè)方面入手。
　　本文設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要分為三大部分，首先在分析研究機(jī)器人越障過(guò)程中影響機(jī)器人穩(wěn)定與各種擾動(dòng)因素的基礎(chǔ)上，完成了機(jī)器人平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：通過(guò)對(duì)機(jī)器人越障單元（夾持機(jī)構(gòu)）的受力分析及機(jī)器人本體越障過(guò)程中的擺動(dòng)分析，得到相關(guān)擾動(dòng)參數(shù)，然后使用傳感器對(duì)擾動(dòng)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)通過(guò)多傳感器融合及卡爾曼濾波等

3、信息處理技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理，再通過(guò)擾動(dòng)平衡控制器及時(shí)對(duì)擾動(dòng)變量進(jìn)行補(bǔ)償，控制夾持機(jī)構(gòu)氣動(dòng)系統(tǒng)，獲得較好的平衡效果。
　　其次，機(jī)器人的控制系統(tǒng)總體框架搭建采用分層控制結(jié)構(gòu)，由地面控制單元和線上機(jī)器人車載控制系統(tǒng)兩大部分組成。其硬件主要組成部分包括工控機(jī)、數(shù)傳模塊、圖傳模塊、單片機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和各類傳感器。其軟件系統(tǒng)主要分為地面人機(jī)交互系統(tǒng)和線上車載控制程序。人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人參數(shù)監(jiān)控與操作，線上控制程序主要由機(jī)器人巡檢越障主程

4、序、伺服控制程序、傳感器檢測(cè)程序及通訊程序等組成。
　　最后，對(duì)巡檢機(jī)器人先后進(jìn)行了室內(nèi)與室外測(cè)試。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)以機(jī)器人功能性測(cè)試與控制系統(tǒng)性能測(cè)試為主，主要有越障測(cè)試、夾持機(jī)構(gòu)壓力測(cè)試和平衡系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試等。室內(nèi)測(cè)試實(shí)驗(yàn)可以及時(shí)修正機(jī)器人許多設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，并對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了大量的調(diào)試，最終得以達(dá)到樣機(jī)需求標(biāo)準(zhǔn)。在室外測(cè)試過(guò)程中主要是了模擬真實(shí)場(chǎng)景下的機(jī)器人越障能力及是否會(huì)遇到設(shè)計(jì)以外的突發(fā)狀況，為后續(xù)的最終上線工作做好準(zhǔn)備。試驗(yàn)結(jié)果表明