輸電線路巡檢機器人樣機的越障控制研究與實現(xiàn).pdf

1、我國遠距離輸電線網(wǎng)絡(luò)分布較廣，需要經(jīng)過條件惡劣的荒郊野外，易受到自然環(huán)境、人畜破壞和自身損耗的影響，需要對線路定期巡檢。傳統(tǒng)巡檢方式主要以人工巡檢和航空巡檢為主，存在勞動強度大、精度低、效率不高且費用高昂等問題。隨著近年來機器人技術(shù)的發(fā)展，以巡檢機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)巡檢方式，可以減輕巡檢工作負擔，提高輸電線路管理和維護的自動化水平。
　　本文中巡檢機器人樣機的研制工作以重慶電科院項目研發(fā)為背景，主要目的是結(jié)合國外優(yōu)點，在第一代樣機的經(jīng)驗

2、上進行優(yōu)化改進，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。本文的工作重點也將從這三個方面入手。
　　本文設(shè)計的重點主要分為三大部分，首先在分析研究機器人越障過程中影響機器人穩(wěn)定與各種擾動因素的基礎(chǔ)上，完成了機器人平衡系統(tǒng)的設(shè)計：通過對機器人越障單元（夾持機構(gòu)）的受力分析及機器人本體越障過程中的擺動分析，得到相關(guān)擾動參數(shù)，然后使用傳感器對擾動參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)通過多傳感器融合及卡爾曼濾波等

3、信息處理技術(shù)進行預(yù)處理，再通過擾動平衡控制器及時對擾動變量進行補償，控制夾持機構(gòu)氣動系統(tǒng)，獲得較好的平衡效果。
　　其次，機器人的控制系統(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、數(shù)傳模塊、圖傳模塊、單片機、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和各類傳感器。其軟件系統(tǒng)主要分為地面人機交互系統(tǒng)和線上車載控制程序。人機交互系統(tǒng)實現(xiàn)對機器人參數(shù)監(jiān)控與操作，線上控制程序主要由機器人巡檢越障主程

4、序、伺服控制程序、傳感器檢測程序及通訊程序等組成。
　　最后，對巡檢機器人先后進行了室內(nèi)與室外測試。室內(nèi)實驗以機器人功能性測試與控制系統(tǒng)性能測試為主，主要有越障測試、夾持機構(gòu)壓力測試和平衡系統(tǒng)穩(wěn)定性測試等。室內(nèi)測試實驗可以及時修正機器人許多設(shè)計錯誤，并對控制系統(tǒng)進行了大量的調(diào)試，最終得以達到樣機需求標準。在室外測試過程中主要是了模擬真實場景下的機器人越障能力及是否會遇到設(shè)計以外的突發(fā)狀況，為后續(xù)的最終上線工作做好準備。試驗結(jié)果表明