架空地线巡检机器人多电机同步控制策略

采用机器人巡检地线是电力巡检一种十分重要且实用的方式。由于线路及地形的复杂性对地线巡检机器人运行带来很多不确定的外部干扰。这些问题会造成巡检机器人行进电机运行速度不匹配,进而导致地线巡检机器人发生故障。针对三臂式地线巡检机器人运行时主电机需要保持同步运行的问题,以地线巡检机器人三臂的3台主驱动电机作为控制对象,设计了一种RBF-PID控制器。结合电机控制系统的非线性、时变、容易受到负载的扰动等特性,将神经网络与偏差耦合的控制结构相结合提出了一种多电机同步控制策略。通过Simulink仿真平台进行仿真,与传统的控制方法相比,鲁棒性好,收敛速度快,能够有效地克服扰动带来的误差,实现多电机同步控制,并应用于输电线路自主巡线机器人的实际运行中。     

基于嵌入式ARM和组合滤波的巡检机器人轮速控制

巡检机器人在未来将应用到工业和生活各个领域,轮速控制系统是实现机器人自主巡检的关键环节。针对工程研发过程中遇到的问题和传统控制系统滤波方式的优缺点,设计了三种滤波相融合的机器人轮速控制系统滤波方案,并在STM32F103嵌入式ARM控制器中采用增量式PID控制算法对其进行轮速控制。实验对复合滤波器使用前后进行实物数据采样和图表对比,验证了三种滤波器的组合方案可以使巡检机器人轮速控制精度较滤波前提高至0.9%,轮速偏差均值提升至0.6 r/min。     

基于改进人工鱼群算法和自适应模糊PID的云台相机位姿控制

巡检机器人的云台相机位姿控制对设备巡检和获取故障区域图像至关重要。针对综合管廊巡检机器人的巡检需求,提出了一种基于改进人工鱼群算法和自适应模糊PID的云台相机位姿控制方法。在人工鱼群算法优化的中后期,借鉴遗传算法思想增强寻优能力。基于改进的人工鱼群算法优化云台相机位姿PID控制参数初值,设计了相机位姿变换的约束区域,通过自适应模糊PID实现相机位姿在线实时控制,并与常规PID和自适应模糊PID控制算法进行对比分析。实验结果表明,基于改进人工鱼群算法和自适应模糊PID的云台相机位姿控制具有良好的实用性和鲁棒性。     

基于Kharitonov理论的巡检机器人关节电机鲁棒控制

本文建立了巡检机器人关节电机的PID闭环控制系统的数学模型,针对复杂的作业环境以及机器人自身的一些因素会使模型参数产生一定摄动,常规PID控制效果差的问题,提出了基于Kharitonov理论的巡检机器人关节电机鲁棒PID控制方法,推导出了该控制系统鲁棒稳定的几个判定条件,给出了鲁棒PID参数稳定域的求取流程,最后基于Kharitonov理论对关节电机控制系统在Matlab中进行仿真实验。结果表明,常规PID仅对标称系统控制效果好,对参数摄动系统控制效果欠佳,而鲁棒PID对参数摄动系统有较好的控制效果,且基于Kharitonov的鲁棒PID较基于H∞的鲁棒PID控制效果更优,满足了巡检机器人关节电机响应速度快、跟踪精度高、稳定性好的设计要求。     

国网吉林电力首个自主研发高塔机器人巡线系统正式投入使用

<正>11月3日,由国网吉林电力研制的"高塔跨越林区输电线路巡检机器人"系统,在吉林220千伏松长甲线上正式投入使用。由国网吉林电力自主研制的高塔巡检机器人系统研发始于2010年,历时四年,该系统包括巡线机器人本体、地面基站、后台管理系统以及太阳能充电基站等四部分,可实现巡检机器人本体沿架空地线的自主移动、自主巡检、自主充电、     

高压巡线机器人电磁导航系统研究与设计

为提高架空高压线路故障检测效率,研究并实现了高压巡线机器人自主巡检作业新方法,即巡线机器人在PC104硬件系统和嵌入式软件系统平台上分析处理输电线图像数据对其进行故障检测。基于电磁检测的导航系统由横竖两方向多方位的电磁传感器阵列组成;PC104采用相对值检测方法,根据高压输电线路周围磁场的感应电压跟半径的反比例关系原理,比较传感器阵列输出的系列模拟电压值来判断机器人相对输电线路的姿势并识别线上障碍;针对电磁导航系统信号特点,研究MATLAB数字滤波器优化设计方法;设计出IIR滤波器对经过放大的信号进行处理,研究并实现了PC104的IIR优化算法。仿真结果和现场试验证明,基于IIR滤波的巡线机器人电磁导航系统结构简单、效果显著。     

基于多传感器的输电线巡检机器人越障伺服控制

巡检机器人沿线行走时必须探测各种障碍,并根据障碍类型规划越障行为。针对220KV架空输电线路的结构特点,设计了基于多传感器伺服控制方案,包括光电传感器模块、接近传感器模块和水平传感器模块。论文阐述了系统的结构和工作原理,通过合理布局的传感器测头及检测传感器的输出,经过特定的逻辑算法,即可完成高压巡检机器人驱动轮与导线“对中”实现空间定位,完成巡线机器人自主越障。运行实验表明：传感器工作可靠,导航方法简单可行,识别精度高,满足实际运行要求。     

高压架空输电线路自动巡线机器人的研制

介绍了自行研制的110kV高压架空输电线路巡线机器人。该机器人机械结构设计合理、巧妙;控制系统采用两级分布式计算机控制结构,规划级用于机器人管理和路径规划,直接控制级用于机器人的姿态和运动控制。实验线路上的运行表明,较好地解决了自主越障问题,可以完成规定的巡检任务,具有非常广泛的应用前景。     

基于多旋翼无人机的电力巡线飞控系统研究与实现

为解决目前贵州电网所开展的无人机可见光摄影巡线工作中存在的效率慢、自动化水平低等问题,本文结合摄影测量学原理,针对无人机在电力巡线作业中特殊的飞行需求,基于飞控SDK二次开发平台,设计出一套无人机智能电力巡线飞行控制系统。本文将从电力巡线飞控系统设计、电力巡线航线设计原理、基于飞控SDK的开发原理以及飞行控制重要功能实现四个方面,重点分析新型无人机飞行控制系统在电力巡线树障巡检外业数据采集作业中的工作原理和流程,详细介绍电力巡线航飞轨迹的敷设方法、照片重叠度、地面分辨率和相对航高的设计原理,以及变高飞行、坐标更新和就近点起飞等重要功能在SDK二次开发的具体实现,并结合一线巡检班组的实验数据,阐述其在实践中的具体应用。     

高压输电线双臂回转式巡线机器人的研制

介绍了一种沿高压输电线路巡检的机器人,在巡线机器人承担的主要任务的基础上,详细描述了其机械结构,越障过程,控制器硬件和软件组成,为实现高压输电线路自动巡检开辟出了一条高效可靠的模式。     

高压输电线路巡线机器人智能控制系统

阐述了高压输电线路巡线机器人的控制系统与自动越障的实现。提出一种结合专家规则库、微调控制、平衡控制和出错自动处理的综合控制策略。专家规则库的分层控制用来实现机器人的动作轨迹控制，而手爪的微调控制则用来实现机器人对零线或角钢的准确抓取，并由平衡控制来实现机器人的动态和静态时的重力配平，最后再结合出错自动处理功能，让巡线机器人真正实现了在线的自动行走和自动越障。     

基于超声波电机的线路巡检机器人伺服控制系统

介绍了一种线路巡检机器人伺服控制系统。控制系统包括了对超声波电机、永磁直流齿轮减速电机等多个电机的协调控制,完成了对高压线路上故障的发现、清除、回收。控制系统以RS232作为主要通信方式,以无线通信作为主要通信途径,保证了机器人在高压线路工作中的可靠性。控制系统通过对机器人工作状态量的采集,保证了机器人能够在规定电量内完成规定的工作量,提高了线路巡检工作的效率。     

光伏电站巡检机器人电磁导航系统设计

针对电磁导航巡检机器人转向控制精度的问题,提出一种基于传感器加权数据融合的转向控制策略。为了准确计算出巡检机器人的转向角度,利用8个在机械机构上对称分布的传感器进行信号检测,对传感器数据进行加权融合后获取机器人偏离导航线位置,给出了加权系数计算过程和位置-转向角度关系曲线。该方案计算量小,程序控制简单,非常适合在微控制器上进行应用。     

架空输电线路巡检机器人系统设计

架空输电线路机器人可以代替人工执行电力巡检任务,解决人工巡检中效率低、劳动强度大、智能化程度不足等问题。提出了档间巡检的设计思路,开发了低成本架空输电线路巡检机器人系统,通过设计机械结构、优化识别算法等方式,实现了机器人的自主行走、无线充电、图像采集、数据处理、智能巡检等功能。在软件方面基于C#开发了专用程序及界面,并建立了基于架空输电线金具及缺陷数据集,在YOLOv4目标检测算法基础上,通过数据增强、边界框优化和模型结构改进,建立YOLOv4-M模型,优化了电力金具识别检测性能,提升了系统应用的环境适应性。通过机器人在线路上的运行和测试,识别算法在速度可以达到45fps,平均检测精度达到97.6%。     

采用数字图像处理方法对架空输电导线散股的研究

架空输电导线受到施工破坏和外界环境长期作用容易产生散股,甚至断股现象,及时对其进行诊断和检修对于保证电网安全运行具有很大意义。采用巡检机器人搭载视觉检测装置巡检是现代输电线路状态检修的一种有效方式。在分析导线纹理约束及分布特征的基础上,建立了一种基于纹理斜率分布的散股判定模型,提出了一种基于数字图像处理的架空输电导线散股自动诊断方法。该方法通过对机器人拍摄的视频数据进行处理,提取图像中导线,计算导线的纹理特征分布并利用判定模型给出图像诊断结果。实验研究表明,该方法能快速检测导线的散股故障信息,能满足在线巡检的实时性要求。     

高压巡线四旋翼机器人反步自适应控制的研究

为确保高压输电线路的安全稳定运行,设计了一款基于反步自适应控制方法的四旋翼机器人。该机器人可根据线路杆塔坐标信息实现自主飞行巡检,采集线路缺陷和隐患,对维护线路状态的安全运行等提供信息支持。首先,由刚体动力学和牛顿欧拉方程建立四旋翼机器人的六自由度数学模型。其次,根据动量定理和电枢回路中的电压平衡方程,建立转子的动力学方程。再次,将反步控制与自适应控制相结合,推导出反步自适应控制器,实现对四旋翼机器人姿态与位置的控制。最后,对四旋翼机器人高压输电线路的自主巡检过程进行模拟,并用MATLAB进行仿真实验。研究结果表明基于反步自适应控制的四旋翼机器人能满足高压输电线路自主巡检系统的要求。     

变电站巡检机器人数据驱动无模型自适应控制

针对变电站巡检机器人动力学建模及参数辨识复杂等问题,文中提出了一种基于双闭环的巡检机器人数据驱动无模型自适应控制方法。首先,为了便于理解和仿真需要,对变电站巡检机器人的模型进行了简单的介绍。其次,根据机器人的位姿跟踪误差进行外环的设计,为内环提供虚拟参考输入。然后,根据无模型自适应控制方法进行内环控制器的设计,对机器人的虚拟参考速度进行跟踪。值得注意的是,文中所提方法只用到了输入输出数据,没有用到任何模型信息,因此是完全无模型的。最后,通过MATLAB进行仿真,验证了所提方法的有效性。