基于改进Prim算法的变电站巡检机器人路径规划

变电站巡检机器人主要代替人进行变电站设备巡检,全面实现变电站无人值守.通过GPS定位技术获取机器人及设备位置信息,并将其抽象成网状存储结构,利用改进Prim算法生成最小生成树,同时,设计遍历算法遍历最小生成树,使路径回溯花费最小,完成机器人巡检路径规划.仿真实验结果表明,算法具有数据结构简单、执行效率高的特点.     

电力线巡检飞行机器人路径规划方法

提出了一种基于改进概率地图法的电力线巡检飞行机器人路径规划方法.首先,在分析概率地图法不足的基础上,利用分支游动原理改进的概率地图,使得概率地图更加完整,减少了碰撞检测的次数,提高了算法的执行效率,有利于路径搜索.其次,将改进的概率地图方法应用于电力线巡检飞行机器人的路径规划中,能够在复杂的环境中找到一条可行的、安全的电力线巡检路径.最后,将路径规划方法与具体电力线巡检任务整合在一起进行仿真实验,仿真结果验证了所提出的路径规划方法的正确性和有效性.     

巡检机器人中二维条码的设计与应用

提出了一种巡检机器人中应用二维条码的视觉定位与任务给定及辅助导航的方法.通过在机器人巡检路线中的关键点设置二维条码标记,将巡检机器人大范围的绝对定位问题转化为小区域的相对定位,消除了里程计的累积误差.通过传递导航与命令信息,使巡检机器人的可操作性与可维护性大大提高.详细分析了二维条码图的设计方法,通过图像预处理、图像的矢量中值滤波、条码数据区定位等步骤得到了二维条码的读取算法.分步调试与在变电站设备巡检机器人系统中的应用表明,该算法实现简便,处理速度快.     

变电站巡检机器人道路语义分割方法及其应用

为提升变电站巡检机器人对道路场景的识别理解能力,将深度学习技术应用于变电站巡检机器人中,提出了一种适用于变电站道路场景的全卷积语义分割网络。该网络借鉴ENet编码结构提取图像特征,同时融入多种解码结构来获取更多有效特征,恢复图像目标信息。同时,针对巡检机器人以及变电站道路特点,将语义分割结果转化为机器人前方目标信息以及机器人偏离情况信息,辅助机器人导航避障。实验结果表明:所提出的网络有效地提升了图像分割精度,并能较好地适应于实际变电站环境中。研究结果为机器人提供了有效的道路场景信息,辅助机器人导航避障。     

变电站巡检机器人避障方法研究与应用

为提升变电站巡检机器人的导航避障能力,将深度学习技术应用于变电站场景识别中,提出了一种基于深度卷积神经网络的避障方法.该方法联合图像分类和语义分割两个分支来共同辅助机器人导航避障,分类分支通过获取图像全局信息,保证机器人正确行驶方向;而语义分割支路则根据图像局部信息以及机器人前方目标类别,指导机器人准确避障.实验结果表明,避障方法可以高效地对图像进行分类和分割,同时,在实际变电站环境中,该方法也能为巡检机器人提供有效的避障信息,实现实时自主避障.     

校园巡检机器人智能导航与控制

针对校园巡检需求设计机器人本体结构,采用了GPS导航作为全局路径规划和模糊控制算法作为局部路径规划的机器人组合控制策略,提出了借助NI myrio作为控制核心和LabVIEW图形化编程的巡检机器人控制系统构建方法,研究了巡检机器人在校园环境下的导航、控制、多传感器融合等问题。结果表明:该套控制系统的研发有效解决了校园巡检机器人的智能导航与控制系统构建编程效率低、开发周期长等问题。通过采用二级分布式结构,保障了整个系统的实时性,实现了机器人复杂的人机交互和环境交互。同时提高了机器人控制系统的自适应性和鲁棒性,为巡检机器人的智能化研究提供了一种高效可靠的方法。     

变电站智能巡检机器人全局路径规划设计

针对国内变电站智能巡检机器人行走路线的特点,建立半结构化的道路模型。提出将改进的Dijkstra算法与模拟退火算法相结合,应用到变电站智能巡检机器人的全局路径规划中,在数据库技术的基础上采用VC++对上述算法进行软件设计与实现,构建具有全局路径规划功能的电子地图系统。该系统已在变电站的智能巡检机器人系统平台下进行实验并投入使用,现场运行结果证明该方法高效可行。     

双臂巡检机器人位姿变化下沿悬链线行走能力分析

为解决双臂巡检机器人沿输电线行走过程中存在的行走轮受力不均,易打滑脱线等问题,提出一种移动关节主动调节方法.分别建立了传统的双臂巡检机器人、带柔索双臂巡检机器人和带移动关节双臂巡检机器人行走轮受力模型,对比分析发现:机器人在最佳位姿状态下,受力情况最好,不易发生打滑问题.建立了巡检机器人关节变化的动力学模型并设计主动控制器,对机器人行走越障和沿线行走两种工况进行了仿真模拟.所设计的控制器能够协助机器人完成大坡度巡航与行走越障工作,并能够有效抑制关节振荡问题,缩短响应时间.最后开展了机器人行走越障与不同坡度行走实验,表明所设计的控制器能够辅助机器人完成巡检任务,有效抑制了行走打滑问题.     

雨污管道巡检机器人嵌入式系统的设计与实现

城市雨污排水管道的巡检主要以人工为主,但由于地下管道环境错综复杂并存在有毒可燃气体,人员下井存在很大危险.虽然有部分巡检工作尝试采用巡检机器人代替人工,但这些机器人采用的有缆方式,存在巡检距离受限、操作繁琐、能耗高等问题,导致巡检效率低下,智能化程度低.针对上述问题以及巡检机器人的任务需求,设计并实现了一种更加安全可靠与智能的雨污管道巡检机器人嵌入式系统.该设计基于CCTV巡检方式,采用STM32作为主控芯片,搭载工业摄像头、传感器组等模块采集数据,并采用无线通信的方式与上位机进行连接,之后通过YOLOV5s自主判断所采集的视频流中是否存在淤积物堵塞问题.通过在广州市番禺区的实地试验,结果表明,嵌入式系统设计合理,管道巡检机器人能够实现各项功能与技术要求.     

基于深度学习的变电站巡检机器人道路场景识别

为了提升变电站巡检机器人对自身所处环境的理解能力,将深度学习技术应用于变电站巡检机器人对道路场景的识别中,提出了一种全卷积道路场景识别网络(road scene recognition net,RSRNet)。该网络主要由相对浅层的编码网络和镜像结构与跳层融合结构相结合的解码网络组成,通过编码网络提取图像特征后由解码网络识别出图像目标信息。通过实验表明,本文提出的网络在同类型网络中识别精度及效率更高,同时在实际变电站场景中也表现出了优良的场景识别性能。     

声屏障巡检机器人本体结构及动力学分析

针对目前声屏障人工巡检存在的效率低、难度大等问题,提出了一种新型声屏障巡检机器人结构.对巡检机器人结构的静力学分析,得到巡检机器人满足结构设计要求.对巡检机器人进行动力学分析,得到驱动的基本条件,验证了越障的可行性,结果表明,该巡检机器人有两组行进装置,交替越障可以实现翻越声屏障立柱而连续行进.通过控制气缸的伸缩,可以改变关节杆串联后的状态,来适应声屏障的不同形状.机器大越障前进性能好,能达到预定的巡检设计要求.     

变电站巡检机器人导航方法研究

随着移动机器人技术的发展和变电站无人值守的开展,变电站巡检机器人应运而生。稳定的导航是巡检机器人能够正常工作的前提保证,因此针对变电站巡检机器人的导航方法进行研究。影响导航的关键因素有导航方式和导航算法,变电站巡检机器人采用视觉与电磁融合的导航方式,运用自适应位置型PID控制算法,对于脱离导航线的错误处理采用模糊控制的思想,实现了巡检机器人的导航并得到了实际应用,实际运行的结果说明此种方法抗干扰能力强、收敛性好。     

浅析机器人巡检系统在变电站运维管理中的应用

为提升变电站人力资源管理、设备管理水平,提高变电站各项工作的智能化水平,减轻人员劳动强度,改善变电站运维模式,引入机器人巡检系统进行变电站运维工作,主要应用于变电站设备巡视、红外测温、缺陷跟踪、事故处理、倒闸操作等工作。文章将全面介绍机器人巡检系统在变电运维过程中的管理思路、应用措施,如何实现替代人工工作,并分析其运维管理实施成效,为机器人巡检系统实际运用于具体的运维工作,提供详细的指导意见。     

基于ACO算法的变电站运载机器人路径优化方法研究

为提升变电站运载机器人的智能化水平,提出一种基于ACO算法的变电站运载机器人的最优路径规划方法.介绍ACO算法基本原理以及搜索过程,并对算法的参数进行理论分析;通过ACO算法与A~*算法的仿真对比试验,验证了ACO算法在处理复杂路径问题上的优势;采用不同参数对ACO算法路径规划性能进行仿真得到最优算法参数;选取实际变电站对机器人运行进行现场测试,测试结果验证了本文所提算法的工程实用性.     

受限网络带宽下遥操作机器人的视频传输控制

针对搭载多个视像传感器的遥操作机器人系统,提出一套适用于遥操作系统网络应用层的视像传输带宽分配算法.根据遥操作机器人当前执行的任务计算得到各视像的传输权重,采用多目标优化方法,在总传输数据量不超过系统传输带宽的前提下,依据权重公平将传输带宽分配给各个视像传感器.该算法对于带宽受限的传输网络,通过修改视像采集分辨率与帧率达到控制传输带宽的目的,避免了因网络拥堵导致的传输丢帧现象,从而保障传输视像的实时性和完整性,使系统可以依赖于视觉图像质量完成遥操作任务.设计的算法已运用于实际变电站环境中的巡检机器人,为系统提供流畅完整的视频传输服务,验证了算法的实用性.     

基于改进A*算法的燃气微泄漏四足巡检机器人路径规划

针对四足机器人在城市燃气微泄漏巡检中路径规划的需求,提出了一种基于改进A*算法的四足机器人燃气巡检路径获取方法。首先,采用网格法构建了四足机器人的二维工作地图。然后改进A*算法的启发函数,引入了自适应调整策略,让搜索节点减少且路径更不易陷入局部最优。最后从路径长度、平均搜索时间、搜索节点个数三个性能方面进行评估,改进A*算法达到了预期效果。使用Matlab2016b作为仿真软件,仿真结果显示,改进A*算法完成了寻路任务。与经典A*算法相比,改进算法的平均搜索时间降低了52.13%,搜索节点个数减少了30.23%。该算法在尺寸200×200以下地图的路径规划中具有较高的搜索效率。     

基于保留区域的分布式多机器人路径规划

针对多机器人路径规划算法多采用集中式规划,生成的机器人路径之间高度耦合,机器人发生故障时或者路径的时间序列被打乱时须要重新规划,导致执行效率较低的问题,提出了一种基于保留区域的分布式多机器人路径规划算法.采用分布式的规划架构,单个机器人在强连通有向图的环境中单独规划路径,中央模块采用保留区域的方法协调机器人之间的路径.该算法解决了规划路径之间高度耦合的问题,并且实验证明该算法还具有求解快速、规划成功率高、执行过程鲁棒性好等优点.     

飞行机器人的电力杆塔巡检路径规划

针对飞行机器人进行电力杆塔巡检路径规划.对内存有限的嵌入式飞行器,结合飞行机器人的运动性能约束,基于采样优化方法,提出了一种改进的RRT*FN路径规划算法.仿真环境设置为有障碍物的二维简单环境、三维复杂环境和电力杆塔巡检路径规划,结果表明本文所提出算法较其他RRT算法在最大节点数受限情况下保持其快速性和有效性.     

新型多单元串联巡检机器人机构研究与设计

针对超高压输电线路巡检机器人作业任务需求和输电线路障碍环境特点，提出了一种新型多单元串联的巡检机器人机构，每个单元由两个串联的平行四边形机构组成.根据机器人的越障机理及线路障碍物类型，规划出机器人的4种典型越障模式，给出机器人的主要结构设计参数，分析了典型越障模式下机器人手臂的工作空间.分析结果表明，该机构具备跨越500kV输电线路上典型障碍的能力，多单元串联的巡检机器人机构能够满足爬坡和转向条件下的越障运动需求.     

双臂巡检机器人越障能力分析

研究了手臂固定式、手臂移动式和带柔索式三种类型双臂巡检机器人的越障能力,通过理论分析建立了三种类型双臂巡检机器人相应的越障能力数学模型,在设定基本相同的质量参数和结构参数前提下,计算得到了三种类型巡检机器人在不同线路坡度下的最大越障距离.计算结果表明:带柔索双臂巡检机器人的手臂结构运动更为灵活,机器人越障能力更大,且越障距离可根据障碍物大小自由调节,因此带柔索双臂巡检机器人的结构设计具有明显优势,更易实现机器人轻量化设计.