多分裂输电线路末端自重构移动作业机器人机械系统设计研究

输电线路带电作业机器人辅助甚至替代人工进行带电作业对于提升作业效率，保障人员安全具有重要意义。然而输电线路作业种类众多，不同的作业对象都对应有不同的作业末端，特别是对于移动机器人在线上进行不同末端工具的自己更换即机器人的末端自重构就显得尤为重要，它不仅能够实现机器人的“一机多用”，更是将烦琐的“下线-更换末端-上线”直接简化为线上更换。为实现上述功能，本文提出了一种能够行走于二分裂和四分裂输电导线且能够进行绝缘子和引流板两种检修作业的末端自重构四轮移动机器人机械构型，在INVENTOR软件中设计了机器人的虚拟样机实体模型，提出了末端自重构的作业运动规划，通过机器人末端自重构过程的运动学理论建模、计算与分析、在MATLAB软件中选取不同的点云数对末端作业空间进行了仿真分析，同时，利用RobotToolBox对机械臂的运动规划进行了仿真分析，两组仿真都验证了机器人能够在线上无碰避障的实现末端自重构以及无盲区作业，相比与传统的地面手动重构方式，作业效率进一步得到提升，同时，机器人作业智能性也得到了显著增强，本文的研究对于输电机器人实用化进程具有有力的推动作用。     

高压线路四臂移动作业机器人BP网络联动控制

针对完全依靠人工带电拧紧高压输电线路耐张跳线引流板螺栓作业效率低、劳动强度大、高空、高压危险的不足设计了一种四臂移动作业机器人.为提高作业效率,提出了基于BP神经网络的机器人双臂联动控制算法,将机器人的联动抽象为轨迹跟踪控制问题.在Matlab环境下对机械手末端从3个方向进行了位姿跟踪仿真分析,最后在实际线路上进行机器人带电拧紧引流板螺栓试验.仿真分析和现场试验都验证了四臂移动作业机器人联动控制方法可行有效且具有较强的工程实用性,达到了提高作业效率的设计要求.     

多分裂输电导线接续管探伤检测机器人系统设计及探测空间分析

输电线路是电能传输的重要通道,多分裂输电线路是电能传输的主力,接续管是多分裂输电线路上的重要金具,其压接质量和内部结构的好坏属于隐性工程且直接影响到输电线路的正常稳定运行,基于此,本文提出了一种适用于多分裂输电线路接续管探伤检测的机器人机构构型,设计了探伤检测机器人的虚拟样机模型,并进行了探伤装置的探伤检测作业运动规划,建立了探伤装置的D-H坐标系,基于此推导了探伤检测机器人的运动学方程并对其运动学特性进行了分析,最后,基于所建立的运动学模型,基于蒙特卡洛法在MATLAB软件中利用机器人工具箱ROBOT TOOLBOX进行了仿真实验,通过选取合适的点云数得到了探伤检测机器人末端在四分裂导线狭小空间内三个空间方向上的可达空间点云图,同时搭建机器人的机械臂模型,通过设置合理的运动参数得到了机器人探伤检测的轨迹规划仿真结果,通过仿真结果可知,机器人末端在四分裂导线所构成的狭小作业空间内可以实现无盲区的探伤检测,同时机械臂运动轨迹稳定、平滑,可以无碰避障的实现多分裂导线上的接续管探伤检测,本文的研究对于输电线路接续管探伤装置的系统设计和开发及输电网智能运维管理具有重要理论意义和实际应用价值。     

高压电缆移动作业机器人机械手双闭环自主定位控制

为提高高压输电线路移动作业机器人作业过程的自动化程度及作业效率,在电磁传感器定位作业区的基础上,提出了一种基于BP网络和视觉伺服相结合的移动作业机器人机械手双闭环自主定位控制方法,并设计了双闭环定位控制系统,其中一个闭环采用BP网络求解机械手的逆运动学实现机械手的粗定位,另一个闭环通过视觉伺服获取特征参数实现机械手的精定位,通过粗定位和精定位相结合的方式实现作业机械手与作业对象的自主精准定位与对接控制.仿真实验将作业机械手与螺栓螺母的对准运动控制过程分解为X,Y,Z 3个方向的定位控制,通过控制算法的调节,3个方向的误差以较快的速度和较高的精度收敛到理想值,并且算法对于不同线路参数结构的引流板具有较强的适应性,满足了特种作业机器人控制实时性、稳定性及对于不同线路结构的自适应性的设计要求.通过引流板螺栓紧固现场作业试验验证了本文所提出方法的有效性和工程实用性.      

一种仿尺蠖式输电线路巡检机器人越障运动分析

针对目前输电线路巡检机器人作业空间小、越障能力差的问题,通过观察与分析尺蠖运动特点,结合仿生学原理,提出了一种仿尺蠖运动的输电线路巡检机器人。运用运动学方法及虚拟样机技术对机器人蠕动式越障运动过程进行仿真与分析,仿真结果表明,机器人结构设计合理,具有较大作业空间,能以蠕动式运动方式跨越线路上引流线等复杂障碍。研制机器人样机并置于模拟线路环境进行实验,实验结果表明,机器人越障过程中重心波动平稳,越障性能稳定可靠。     

高压输电线路带电检修机器人作业臂运动优化

针对完全依靠人工带电拧紧高压输电线路引流板螺栓作业效率低、劳动强度大、高空和高电压危险的问题,研制了一种双臂和双机械手的引流板螺栓拧紧带电检修机器人。通过各关节的轨迹规划双作业臂及其末端由初始位姿运动到螺栓螺母对准状态是机器人顺利完成检修作业的关键。针对现有多项式插值关节轨迹规划依赖于轨迹端点时刻,导致该方法实用性差及关节轨迹运动过程中忽略驱动机构对关节状态制约的问题,提出基于Min-Max时间标准化的改进多项式插值关节轨迹规划方法。基于该方法,以关节运动时间为优化对象,提出满足关节轨迹运动全程约束条件的关节运动时间区间范围的求取方法。通过仿真实验验证了改进算法关节轨迹仅与轨迹端点状态及运动时间有关,而与端点时刻无关,进一步淡化轨迹端点时刻对关节轨迹的影响,提高算法的实用性。通过选取最优关节轨迹运动时间,满足了关节状态全程状态约束要求,从而避免超调的发生,优化了各关节运动轨迹,提高了关节运动的效率。最后通过现场试验进一步验证改进算法的工程实用性。     

具有自主导航能力的高压输电线路无人机巡检系统设计

该文介绍了目前高压输电线路巡检的主要方式,并分析了各种巡检方式的优缺点。针对目前无人机巡检主要依赖人工操控的问题,提出了一种具有自主导航能力的高压输电线路无人机巡线系统。该系统部署方便灵活、成本低、续航能力长,线路监测实时性好,具有较强的自动化和智能化作业能力,能够有效提升无人机巡检作业的效率。     

高压输电线路救援机器人机械臂壳体拓扑优化设计

高压输电线路救援机器人轻量化是其实用性的关键性能之一.以高压输电线路救援机器人机械臂壳体为对象,采用拓扑优化的方法对该结构进行了优化设计,并依据优化结果对机械臂壳体进行了重构和验证分析.通过对重构前后的静应力对比分析表明,在满足强度刚度条件下,重构后的机械臂壳体质量降低了41.40%.研究可为高压输电线路救援机器人轻量化设计提供一种新的思路和方法.     

输电线路带电作业机器人机械手RBF神经网络控制

针对完全依靠人工带电拧紧高压输电线路耐张跳线引流板螺栓作业效率低、劳动强度大、高空高压危险设计了一种双臂、双机械手的螺栓紧固带电作业机器人.在整个作业过程中着重对螺栓拧紧的关键问题进行了理论分析,建立了螺栓拧紧过程控制的RBF神经网络模型.将机器人的螺栓拧紧过程抽象为神经网络的非线性逼近控制问题,提出了基于RBF神经网络的机器人螺栓拧紧状态监测控制方法.最后带电作业试验结果显示经过该控制方法机器人拧紧的螺栓联接可靠性增强,验证了所提出方法具有较强的工程实用性,同时进一步提高了作业效率、作业安全性及作业可操作性.     

高压巡检机器人机械的设计探究

为了保证高压输电线路的稳定运行,定期需要对高压输电线路进行巡检,高压输电线路巡检机器人的应用,有效提高了输电线路的巡检效率,避免了人工巡检所具有的危险性,降低了人力和物力方面的投入。巡检机器人的实用性能与其机械本体结构有直接的关系,合理化的机械结构设计是影响机器人应用和发展的主要技术之一。该文对高压输电线路巡检机器人的设计进行研究和探讨。     

智能输电线路故障诊断系统在广东电网中的应用

结合智能化输电线路故障诊断系统在广东电网的应用,详细地介绍了该系统装置的组成与监测原理,结合现场记录的故障,分析了该系统能对输电线路故障跳闸做出准确判断的原因,指出该系统提高了输电线路运行维护水平,并为降低跳闸率、提高供电可靠性提供了重要的技术支撑。     

输电线路运维作业方法研究

针对目前电力企业输电线路运维作业中存在的线路护线人员单薄、效率低、成本高的问题,比较了采用传统运维方式和重点区域划分法运维方式对输电线路运维的优越性,最后提出了一种新的运维方式,即采用重点区域划分结合1＋1运维模式,组织群众护线的运维优化方法,达到减少运维作业时间,提高运维作业效率,降低运维成本的目的.并以某输电公司的线路实际运维模式为例,验证了此方法的合理有效性,并指出该方法对提高输电线路运维效率的重要意义.     

机器视觉在无人机巡线中的应用综述

输电线路的稳定是保证电力稳定供给的重要因素之一。输电设备的工作环境较为恶劣,在工作期间不可避免会出现损坏,可能会威胁电力系统的正常运行。为了保证电力系统的稳定运行,必须定期对输电线路进行检修。随着无人机技术和图像处理技术的发展,基于机器视觉的无人机巡线技术已成为输电线路最热门的一种巡检方式。以机器视觉技术为主体,概述了无人机巡线技术及其视觉系统的图像处理算法研究现状。     

一种输电线路智能巡检系统设计与实现

输电线路是电力系统的重要组成部分,确保其安全稳定运行是供电企业的一项基本工作．线路运行管理是有效保证输电线路及其设备安全的一项基础工作．随着智能电网技术的发展,传统的输电线路运行管理方法已很难满足电网发展的要求．本文设计的输电线路智能巡检系统,能够为输电线路运行管理提供极大的便利,有效满足线路巡检工作电子化、信息化、智能化的要求．     

架空输电线路巡检机器人塔上充电系统设计及充电策略研究

为满足架空输电线路巡检机器人全天候在线工作的要求,本文根据架空输电线路的环境特点,设计出一种架空输电线路巡检机器人塔上充电系统。优化的充电接口设计结合对接位置微调算法,有效提高了机器人充电对接的成功率;基于不同工况下的机器人功耗分析,建立机器人工作能耗模型,得出了科学的充电站布局方式及机器人充电策略。通过系统运行和充电测试结果表明,机器人塔上充电系统运行稳定,机器人充电对接准确、高效,满足机器人塔上自主充电的需求。     

基于视觉引导的Baxter机器人运动控制研究

高速和高精度的传统工业机器人已经广泛应用于制造业,但是传统工业机器人只能工作在结构化及封闭的环境中,从而限制了其应用领域。能够跟人协作互动、本质安全的智能协作机器人突破了传统工业机器人的环境限制,具有广阔应用前景。采用最新的智能协作机器人Baxter作为平台,介绍了双臂智能协作机器人Baxter的系统组成,分析了机器人操作系统(robot operating system,ROS)的通信机制,设计了基于视觉引导的智能协作机器人运动控制软件。机器人控制软件由视觉定位软件模块和手臂引导抓取软件模块组成,通过ROS的消息主题机制及ROS服务器来实现机器人手臂运动控制。实验结果证明,设计的控制软件能够准确控制Baxter机器人识别和抓取目标物体。     

DWR-I遥操作高压带电作业机器人

介绍了一种适用于10 kV及以下电压等级配电系统的主从遥操作高压带电作业机器人系统DWR-I.该系统由移动汽车、升降机构、作业机械臂、主手、绝缘隔离变压器、夹持手、专用工具、绝缘防护装置、控制系统等组成.其中的夹持手可以根据夹持物自动调整自己的位置,以改变夹持力;波纹形状的绝缘连接件及配备隔离绝缘等级为10 kV的隔离变压器,解决了绝缘和电气隔离问题,并满足高压带电作业的绝缘要求.DWR-I机器人试验运行情况表明,其性能满足设计要求.