【摘要】：近年來,國際油價大幅下滑,導(dǎo)致中海油利潤大幅下降。壓縮投資、優(yōu)化資源、削減成本成為海油應(yīng)對石油寒冬的優(yōu)先措施。無人駐守石油生產(chǎn)平臺是中海油在新形勢下提出的新的嘗試。無人駐守平臺的設(shè)計,建造,運(yùn)行將有利于提高生產(chǎn)設(shè)施的利用率,減少不必要的設(shè)計,建造,開發(fā)成本,由此可以產(chǎn)生最佳的經(jīng)濟(jì)效益,有利于公司的可持續(xù)發(fā)展。與此同時,無人平臺存在著諸多的問題。比如,固定監(jiān)控點(diǎn)存在若干盲區(qū),無法準(zhǔn)確清晰了解現(xiàn)場具體情況。現(xiàn)有中控系統(tǒng)只能干預(yù)生產(chǎn)系統(tǒng),對電力系統(tǒng)無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程恢復(fù)等等。結(jié)合現(xiàn)有中控系統(tǒng)和CCTV系統(tǒng),引入獨(dú)立的巡檢機(jī)器人系統(tǒng),彌補(bǔ)上述不足,減少人員登平臺頻率。解決石油生產(chǎn)平臺上巡檢機(jī)器人的定位問題是巡檢機(jī)器人順利完成其他巡檢任務(wù)的基礎(chǔ)。本文圍繞巡檢機(jī)器人利用石油生產(chǎn)平臺環(huán)境特征進(jìn)行定位的研究,其主要內(nèi)容如下:1、針對平臺巡檢機(jī)器人系統(tǒng)建模和實驗環(huán)境的建模,本文以“海寶”巡檢機(jī)器人系統(tǒng)為基礎(chǔ)實驗平臺,建立石油生產(chǎn)平臺巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動模型和確定石油生產(chǎn)平臺巡檢機(jī)器人系統(tǒng)控制輸入模型,確定海上無人石油生產(chǎn)平臺環(huán)境特征的表達(dá)形式,構(gòu)建傳感器觀測模型。分析平臺巡檢機(jī)器人系統(tǒng)建模時產(chǎn)生的不確定性和誤差,建立環(huán)境噪聲模型和傳感器觀測噪聲模型,完全建立實驗需要模型,為平臺巡檢機(jī)器人定位研究奠定基礎(chǔ)。2、研究石油生產(chǎn)平臺方位特征提取以及合適的表示方式。巡檢機(jī)器人巡檢時需建立針對平臺環(huán)境特征的局部地圖。本次試驗主要通過巡檢機(jī)器人自身安裝的激光雷達(dá)掃描周圍障礙物信息,計算出周圍環(huán)境即平臺設(shè)備撬塊的棱角,再將這些設(shè)備的棱角設(shè)定為石油生產(chǎn)平臺的局部環(huán)境的特征點(diǎn)。根據(jù)得出的特征點(diǎn)建立平臺特征地圖。最后通過“海寶”項目模型進(jìn)行系統(tǒng)性試驗,驗證該方法的可行性。3、研究解決巡檢機(jī)器人局部定位的有效方法。從理論上來說,利用無跡卡爾曼濾波要比擴(kuò)展卡爾曼濾波效果更好,即誤差更小。本次試驗結(jié)合平臺巡檢機(jī)器人SLAM模型和以設(shè)備撬塊棱角作為平臺環(huán)境特征,利用擴(kuò)展卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波算法來檢測巡檢機(jī)器人在巡檢過程中的位姿狀態(tài)以及不同時間段所處的平臺位置信息。4、假設(shè)了兩種簡單平臺環(huán)境,基于預(yù)先建立的好的相關(guān)數(shù)學(xué)模型,在特定的應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行環(huán)境特征提取,利用擴(kuò)展卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波方法進(jìn)行巡檢機(jī)器人定位仿真實驗。通過實驗,驗證了在石油生產(chǎn)平臺運(yùn)用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法和無跡卡爾曼濾波算法解決巡檢機(jī)器人定位問題的可行性,并且得出了應(yīng)用無跡卡爾曼濾波算法進(jìn)行定位的精度效果要比應(yīng)用擴(kuò)展卡爾曼濾波的精度效果要好。
【圖文】：

圖 1- 1 軌道式移動巡檢機(jī)器人Fig.1-1 Track mobile inspection robot人領(lǐng)域起步相對較晚，和發(fā)達(dá)國家存在著較大國內(nèi)科技技術(shù)水平的提高，我國國內(nèi)科學(xué)工作者就。人主要應(yīng)用在陸地?zé)o人變電站、工廠等地區(qū)。在電站應(yīng)用巡檢機(jī)器人的想法，，2005 年該項目底即在長清變電站實行樣機(jī)投放試運(yùn)行[5]。他是為全國首臺變電站巡檢機(jī)器人。

圖 1- 1 軌道式移動巡檢機(jī)器人Fig.1-1 Track mobile inspection robot域起步相對較晚，和發(fā)達(dá)國家存在著較科技技術(shù)水平的提高，我國國內(nèi)科學(xué)工要應(yīng)用在陸地?zé)o人變電站、工廠等地站應(yīng)用巡檢機(jī)器人的想法，2005 年該在長清變電站實行樣機(jī)投放試運(yùn)行[5]。國首臺變電站巡檢機(jī)器人。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP242;TE95

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱興柯;葉飛;李斌;李雪松;;變電站巡檢機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)研究[J];機(jī)電信息;2014年30期

2 祖麗楠;張強(qiáng);梁靜;王軍龍;;變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航方法研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2014年09期

3 商承超;王偉;謝廣明;羅文廣;;水下機(jī)器人定位方法綜述[J];兵工自動化;2013年12期

4 鄭麗楠;;移動機(jī)器人SLAM的系統(tǒng)建模研究[J];湖南農(nóng)機(jī);2013年11期

5 蔡自興;郭t

本文編號：2680992