【摘 要】
:
现如今化工工业对人类社会发展的重要性不断增加,为社会带来了巨大的经济效益。但伴随发生的化工事故严重危害了巡检人员的生命安全。因此,化工环境下的巡检作业成为一项必要而且迫切的工作。化工厂巡检采用传统人工巡检和传感器巡检容易存在人员安全威胁和设备维护成本高等问题。移动机器人巡检技术可实现对易发生泄漏区域的自主巡察,提高巡检效率和准确性,保障巡检人员安全。本文针对化工环境下巡检机器人的编队控制,机器人路
【基金项目】
:
陕西省重点研发项目基金(编号:2022GY-238); 陕西省技术创新引导专项(编号:2022QFY01-16); 陕西省重点产业创新链(编号:2023-ZDLNY-61);
论文部分内容阅读
现如今化工工业对人类社会发展的重要性不断增加,为社会带来了巨大的经济效益。但伴随发生的化工事故严重危害了巡检人员的生命安全。因此,化工环境下的巡检作业成为一项必要而且迫切的工作。化工厂巡检采用传统人工巡检和传感器巡检容易存在人员安全威胁和设备维护成本高等问题。移动机器人巡检技术可实现对易发生泄漏区域的自主巡察,提高巡检效率和准确性,保障巡检人员安全。本文针对化工环境下巡检机器人的编队控制,机器人路径规划,以及深度学习算法易泄漏点识别这三方面内容进行研究,主要研究内容概括如下:(1)考虑到每个机器人的电量储备不同,电量消耗的速度快慢也不同,如果给它们均匀分配巡检区域,可能会导致个别性能差的机器人无法完成巡检任务。针对这个问题本文通过Hopfield神经网络(HNN)算法对机器人的性能进行预测,计算求解出机器人的性能权值,然后通过加权质心维诺镶嵌(WCVT),给性能高低不同的机器人分配对应大小的工作区域,实现对区域的最优划分。(2)针对实际化工厂中机器人编队巡检区域形状不规则的问题。本文设计了基于栅格法的全覆盖路径规划算法,即遍历搜索算法。首先计算合适的栅格尺寸,然后对划分后的地图进行栅格化处理,同时在自由栅格的中心位置处生成机器人目标点。最后将目标点相连作为机器人的行驶路径。机器人根据行驶路径在各自的工作区域内进行采样,完成全覆盖遍历巡检任务。(3)为了完成化工厂易泄漏点的识别任务,本文针对移动机器人计算力和存储资源有限的问题,对深度学习算法网络进行了轻量化改进。首先使用轻量化的Shuffle Netv2网络替代深度学习主干特征提取网络,然后采用深度可分离卷积来降低网络模型的大小和计算量,最后裁剪颈部网络,提升网络的识别速度。该优化方案可以使机器人高效地在化工厂内识别易泄漏的设备和泄漏现象。(4)为了提高化工环境下巡检机器人易泄漏点识别的效率,本文设计了目标识别检测系统。该检测系统能够对图像、视频中的泄漏点进行识别。同时,当系统识别到泄漏点时,该系统会向工作人员发出警报,提醒工作人员及时处置泄漏点,防止该泄露现象演变为更严重的化工事故。
其他文献
同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是指载体在未知环境中通过相机、激光雷达等传感器实现自身定位与地图构建的技术,是机器人自主导航的技术基础,广泛应用于自动驾驶、无人巡检、虚拟现实等领域。但在实际工作过程中,恶劣天气如雨雾环境会对传感器造成干扰,使图像对比度降低,特征点提取困难,同时激光雷达探测范围减小,产生雨滴噪点,导致SLAM难以
某型号引信在导弹的实际工作过程中发挥着关键的作用,其优异的性能不仅能够确保导弹的安全性,而且能为导弹的打击精度和杀伤效果提供保障。引信测试设备能够对引信的各项性能指标进行准确、全面的测试,以保证引信在实际使用中的可靠性和稳定性。因此,在引信的研制和生产中,引信测试设备的重要性不言而喻。传统的测试设备覆盖面较窄,测试效率较低。因此,研制引信的自动化测试设备是极为必要的。本文主要研究工作如下:1)完成
数字图像如今是人们进行信息交互的主要载体,然而随着图像获取和显示技术的快速进步,通过对高保真度液晶显示屏进行拍摄从而获得高质量的翻拍图像变得愈发容易。所得到的翻拍图像对当前的图像取证技术和智能识别系统均构成了严重威胁,因此对翻拍图像进行检测具有重要的理论和实践意义。本文以翻拍过程所引入的特殊相关性为研究对象,从传统手工设计特征入手展开研究,随后借助深度学习技术进行端到端的训练来提取深度特征,不断提
在兵器靶场测试领域,弹丸的空间位置信息不仅能够评估武器性能的优劣,还能衡量武器系统的毁伤效能。由于多管连发武器发射弹丸的时间间隔极短,弹丸之间空中轨迹相似,速度和方向接近,很容易出现多发弹丸同时到达探测平面的现象,除此之外,弹丸之间互相遮挡,给弹丸的空间位置信息识别带来了很大的困难。因此,本文开展多目标的空间位置测试方法的研究,为多弹丸同时着靶时的空间位置参数测试提供一种新的思路。为了解决多弹丸同
在电力、煤矿、化工等众多工业领域中,传统的现场巡检工作仍多采用固定时间、固定路线的人工巡检方式,存在效率低下、重复性高、工作危险性大的缺陷。随着技术发展,移动机器人自主巡检方式得到了极大的发展,可以有效解决上述人工巡检的缺陷,是自主导航及路径规划研究的典型应用和研究热点。本文以轮式机器人和机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)系统为开发平台,研究基于激光雷达建图和多
随着“中国制造2025”的不断推进,我国在核电、航天航空、轨道交通等行业的制造生产中对于高质量、高精度的大型锻件的需求日益增多,对锻造加工的效率和锻件的精度也提出了更严苛的要求。锻造操作机是锻造生产线中不可或缺的锻造装备,与锻造压机联机配合实现不同的锻造工艺,对有效提高锻造生产的自动化程度与锻件质量起着关键作用。本文以某锻造厂间为背景,针对传统锻造操作机控制系统存在的大车行走位移控制精度低、自动化
随着我国公路运输行业快速发展,车辆超载引起众多交通事故发生,造成了严重交通拥堵,影响交通安全。车辆动态称重技术是解决车辆超载的重要方法之一,但传统动态称重系统存在测量误差较大等问题。本文对车辆动态称重技术进行研究,对EEMD算法进行优化并提出了一种改进GA-ACO-BP神经网络算法,提高车辆动态称重系统测量精度,通过搭建实验平台进行试验测试满足预定的技术指标。本文所做的主要工作如下:1)根据车辆动
在靶场对新型装备性能进行测试时,需要利用高速相机对试验目标进行高速视频记录,此时会产生大量的高速视频数据。传统网络架构日渐臃肿的网络结构已无法满足海量视频数据的传输需求。同时视频数据中包含大量的冗余信息,如何能在海量的视频数据中快速找出测试环节的关键信息仍是目前的一大难题。针对以上两个问题,本文以高速视频数据为研究对象,利用SDN网络可编程能力提升网络的质量为高速视频的检索创造了条件,并在新型网络
随着无人驾驶路面障碍物识别技术的发展,对车前路面形貌进行探测感知并能准确识别出路面上障碍物对保证无人驾驶安全行驶具有重要意义。由于道路上的水障碍种类多样,形态多变,现阶段常用的识别方法很难准确获取不同类型水障碍的识别信息,不能适用于水障碍类型的复杂性。编码结构光法通过水面反射特性能很好适用于对无倒影和有倒影类型水障碍的有效识别,但在反射率特别低的水体中会影响识别结果的可靠性。针对这个问题,本文研究
加速度计动态特性的研究为加速度计在航空、兵器等领域的应用提供了重要支撑。由于加速度计具备固有的动态特性,因此在实际应用前需要对其进行准确的测试。悬丝加速度计被广泛应用于中高精度的惯导系统中,但在运动过程中零位会因外界干扰而产生零位偏移,影响导航精度。现有的测试系统主要测试加速度计的静态零偏,针对动态零偏的测试较少,且无法解决动态零偏批量测试需求。因此,为了获取加速度计动态零偏和固有的频率特性,本文