使用機器人代替人工在高壓線纜上進行巡檢是當(dāng)前特種機器人領(lǐng)域的重要研究方向,可全面提高架空輸電線路的自動化管理水平,降低安全事故發(fā)生的風(fēng)險,并推動機器人運動控制,定位與建圖,目標(biāo)檢測及電磁屏蔽等技術(shù)的發(fā)展。高壓線巡檢機器人的基本設(shè)計要求是能夠在線上平穩(wěn)行走并安全越障,核心目標(biāo)是檢測線路及其上金具可能存在的斷裂,破損等異常狀態(tài)。同時,機器人應(yīng)具有對前方各類物體識別與定位的功能�，F(xiàn)有的高壓線路巡檢機器人系統(tǒng)主要應(yīng)用于地線巡檢,線路適應(yīng)力差,越障能力有限,而傳統(tǒng)的線上檢測方法多使用超聲波,電渦流傳感設(shè)備,效率較低且精度較差。本課題將在高壓線巡檢機器人系統(tǒng)設(shè)計和檢測技術(shù)兩個方面進行研究,并搭建巡檢機器人樣機,開展相關(guān)實驗與測試工作。針對四分裂高壓輸電相線巡檢任務(wù)的需求,提出了一種六臂下掛線式巡檢機器人系統(tǒng),并給出了相應(yīng)的越障方案,同時設(shè)計了一種輕量化取電機構(gòu)。在自主研發(fā)的機械系統(tǒng)基礎(chǔ)上,課題對機器人運行時的受力狀態(tài)及在不同環(huán)境下的數(shù)據(jù)需求進行分析,并以此為依據(jù)完成傳感系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的設(shè)計。機器人在線上運行的過程中需對前方可能存在的防震錘,懸垂線夾等金具進行檢測,判斷其類型并進行相應(yīng)的越障行為規(guī)劃... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1日本研究機構(gòu)研制的線纜巡檢機器人

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文-3-可實現(xiàn)對前方金具與障礙物的檢測，是目前國外的主流解決方案[6]。圖1-2LineScout巡檢機器人2014年，美國電力研究所（EPRI,ElectricPowerResearchInsititude）研制了一款太陽能供電式高壓輸電線路巡檢機器人并公布了其專利[7]，這款機器人掛載在屏蔽線上，單次巡檢距離為80英里，依靠機器人頂部的太陽能板進行線上充電，機器人攜帶高分辨率相機，用以檢查線纜完整性及線路金具破損情況，同時攜帶一支激光雷達，用以探測未知障礙物。機器人的線上行走由中心導(dǎo)向模塊引導(dǎo)，中心導(dǎo)向輪在豎直方向上與線相切，另有一組側(cè)向輪與中心導(dǎo)向模塊通過彈簧臂連接，通過臂的轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)輪的掛線與離線，如圖1-3所示，這款機器人具有較高的運行穩(wěn)定性與安全性，但只能跨越在設(shè)計中事先考慮到的幾類障礙物。圖1-3美國研究機構(gòu)地線巡檢機器人專利圖片國內(nèi)機構(gòu)對巡檢機器人的研究發(fā)展于上世界九十年代，武漢大學(xué)吳功平教授團隊研制了一款雙臂反對稱式的地線巡檢機器人[8]，其最大的特點是可以通過小臂相對于機體的水平移動調(diào)整自身重心位置，每支手臂具有三個自由度，手臂頂端安裝一支滾輪和與滾輪軸承座固連的夾緊機構(gòu)，機器人可由單支手臂的夾爪支撐懸掛于線上，通過另一支手臂各關(guān)節(jié)的動作實現(xiàn)對線上金具的躲避與跨越動作[9]，機

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文-3-可實現(xiàn)對前方金具與障礙物的檢測，是目前國外的主流解決方案[6]。圖1-2LineScout巡檢機器人2014年，美國電力研究所（EPRI,ElectricPowerResearchInsititude）研制了一款太陽能供電式高壓輸電線路巡檢機器人并公布了其專利[7]，這款機器人掛載在屏蔽線上，單次巡檢距離為80英里，依靠機器人頂部的太陽能板進行線上充電，機器人攜帶高分辨率相機，用以檢查線纜完整性及線路金具破損情況，同時攜帶一支激光雷達，用以探測未知障礙物。機器人的線上行走由中心導(dǎo)向模塊引導(dǎo)，中心導(dǎo)向輪在豎直方向上與線相切，另有一組側(cè)向輪與中心導(dǎo)向模塊通過彈簧臂連接，通過臂的轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)輪的掛線與離線，如圖1-3所示，這款機器人具有較高的運行穩(wěn)定性與安全性，但只能跨越在設(shè)計中事先考慮到的幾類障礙物。圖1-3美國研究機構(gòu)地線巡檢機器人專利圖片國內(nèi)機構(gòu)對巡檢機器人的研究發(fā)展于上世界九十年代，武漢大學(xué)吳功平教授團隊研制了一款雙臂反對稱式的地線巡檢機器人[8]，其最大的特點是可以通過小臂相對于機體的水平移動調(diào)整自身重心位置，每支手臂具有三個自由度，手臂頂端安裝一支滾輪和與滾輪軸承座固連的夾緊機構(gòu)，機器人可由單支手臂的夾爪支撐懸掛于線上，通過另一支手臂各關(guān)節(jié)的動作實現(xiàn)對線上金具的躲避與跨越動作[9]，機

【參考文獻】：
期刊論文
[1]巡檢機器人行駛軌跡定位方法[J]. 胡鵬,吳功平,曹琪,楊松.  機械設(shè)計與制造. 2019(03)
[2]基于巡線機器人的輸電線路狀態(tài)檢修技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 夏云峰,宋新明,賈志東,王希林.  高壓電器. 2018(07)
[3]一種新型四臂巡檢機器人機構(gòu)設(shè)計與運動分析[J]. 肖時雨,王洪光,劉國偉.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2018(03)
[4]輸電線巡檢機器人自主抓線的控制[J]. 李貞輝,王洪光,王越超,姜勇,岳湘.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2015(05)
[5]頻譜預(yù)處理模糊運動方向鑒別的改進算法[J]. 孔勇奇,盧敏,潘志庚.  中國圖象圖形學(xué)報. 2013(06)
[6]基于輸電線路行走越障任務(wù)的巡檢機器人機構(gòu)設(shè)計[J]. 凌烈,王洪光,李樹軍,姜勇,宋屹峰.  機械設(shè)計與制造. 2012(10)
[7]一種基于卡爾曼濾波的DR/LMS組合導(dǎo)航定位算法[J]. 李大偉,賈鵬飛,李衛(wèi)國,王琳琳,郭瑞宙,劉瑤.  自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2012(09)
[8]高壓多分裂輸電線路自主巡檢機器人及其應(yīng)用[J]. 吳功平,曹珩,皮淵,付興偉.  武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2012(01)
[9]基于Freeman改進準(zhǔn)則的輸電線斷股識別[J]. 劉鯤鵬,王濱海,陳西廣,金立軍.  機電工程. 2012(02)
[10]沿輸電線路地線行駛巡檢機器人定位方法[J]. 李維峰,付興偉,徐顯金,吳功平,劉明,曹琪.  武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2011(04)

博士論文
[1]高壓輸電線路自主巡檢機器人的研究[D]. 李正.上海大學(xué) 2013

碩士論文
[1]巡線機器人視覺檢測方法研究[D]. 朱衍歡.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]高壓線巡檢機器人的設(shè)計與研究[D]. 許博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]基于SVM的高壓輸電線路巡檢機器人障礙識別研究與應(yīng)用[D]. 王玉平.重慶大學(xué) 2015



本文編號：2978834