【摘 要】
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高压输电线路巡线机器人是机器人研究领域的前沿课题之一,是一种具有广阔应用前景的特种作业机器人。目前在我国,高压线路的巡检、维护基本上采用人工沿线逐塔巡视的作业方式,作
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高压输电线路巡线机器人是机器人研究领域的前沿课题之一,是一种具有广阔应用前景的特种作业机器人。目前在我国,高压线路的巡检、维护基本上采用人工沿线逐塔巡视的作业方式,作业劳动强度大、费用高且危险性大,急需有可以取代人力进行线路维护的巡检方法和设备。巡线机器人给输电线路的巡视提供了新的概念和工作方式。在输电线路的巡检中使用机器人,不仅可以减轻巡线作业的强度,降低费用,也可以提高巡检作业的质量和管理技术水平,更保证了工作人员的安全。
目前国内外在这一方面的研究成果,特别是巡线机器人智能控制系统方面的研究成果还十分有限。本论文提出了一种可携带检测仪器和通讯装置,以22万伏高压输电线路地线为行驶路径,可自主完成输电线路巡检任务的巡线机器人电控系统。本文的主要研究内容及创新点如下:
首先,在分析了输电线路结构和巡线作业特点的基础之上,设计巡线机器人的电控系统,以PC104嵌入式系统作为机器人的主控系统,以聚合物锂电池组作为机器人的供电模块,以13套无刷直流电机伺服系统作为机器人各关节的驱动,以光电开关,接近开关,超声波传感器的不同组合构成机器人的感知装置。
其次,针对巡线机器人对伺服系统体积和重量的特殊要求,采用无刷直流电机作为机器人的伺服系统,并分析了抑制无刷直流电机转矩脉动的控制方案。通过仿真验证了此控制方案的可行性,但由于时间的限制,至今仅搭建了硬件系统,控制软件还有待进一步完善。
第三,针对22万伏高压输电线路上的各种障碍物,本文提出了一种结合人工控制、专家规则库、手爪微调控制、机身平衡控制、出错自动处理和最优运动轨迹设计的巡线机器人综合控制策略,并在实验线路上实现了巡线机器人自动行走、检测和自动翻越防震锤、耐张塔、猫头塔。
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