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本论文主要分析论述了超高压带电清扫机器人控制系统的硬件和软件的设计与实现,着重分析了超高压环境下的无线通讯和自动控制方法,提高了系统的可操作性和自动化水平,解决了云台的精确调整和系统的安全可靠性问题,并对控制系统的一些参数进行了分析,对机器人的运动学进行分析,解决了机器人手爪摆动的问题。
我国西北地区具有丰富的电力能源,但由于气候干旱,粉尘污染严重,导致变电所高压绝缘瓷件的绝缘性能下降,由此引起的绝缘闪络事故频繁发生,造成了巨大的经济损失,影响西电东送工程的顺利进行。为此,上海交通大学和兰州供电局联合立项,开发研制了220KV/330KV超高压带电作业机器人,代替目前的人工清扫绝缘瓷件作业,以保证供电的连续性和人身安全,提高工作效率和可靠性。本课题主要研究的内容是清扫机器人控制系统的设计,实现遥控、监视和清扫等功能,提高机器人的自动化水平,方便操作人员并且提高安全性。
整个控制系统采用两级PLC控制, PLC之间通过无线数传模块通讯,以实现遥控操作,保证了操作人员的人身安全性。在遥控操作台上,工控机与PLC进行实时通讯,并将通讯交换的数据以及采集到的CCD摄像机的图像显示到液晶屏上,实现对清扫过程的实时监控。
在通讯实现时,利用优化的方法最大限度地减少延时时间,提高通讯速率,在数据传输过程中采用CRC循环冗余校验,减少误码率,提高准确可靠性。在控制方式上,提高机器人清扫的智能化和自动化,实现了机器人平台的自动水平调节以及利用视觉引导清扫刷子对中定位,用PWM方式解决了云台精确调整的问题,尝试了对相同规格的绝缘子采用自动清扫,效果明显,大大节省了人力,提高了效率。
文章最后从理论和实践的角度分析了控制系统的一些参数并利用对机器人进行运动学分析,解决了机器人手爪摆动的问题。