水下管道清洁机器人的设计与研究

针对目前水下管道清洁设备智能化程度低、人机交互性差的问题，设计了一款集水下管道智能巡检、污染物清除为一体的水下管道清洁机器人。该机器人采用STM32F407ZGT6单片机作为核心处理器，通过摄像头采集管道信息，利用PID算法控制水平分布于四角的螺旋桨，实现对机器人水下运动控制和管道智能巡检；清除过程采用机械臂结合OpenMV模块实现管道上的杂物清洁。设计的水下管道清洁机器人结构简单、控制稳定，可以实现水下管道巡检、杂物识别、杂物清除的一体化服务，从而降低清洁成本，提高经济效益。     

石化巡检机器人设计与应用

针对石化储运等企业输油站罐区的巡检问题，设计一款集视频监控、监测气体泄露、图像识别与报警等多功能于一体的小型智能巡检机器人，阐述了智能巡检机器人结构与功能特点，通过对巡检机器人进行运动学仿真，该机器人可以越过77.5mm的凸台障碍物，爬上最大角度为30度的斜坡以及越过宽度为250mm的负障碍。利用该巡检机器人可以保障巡检频次和质量，极大减轻人员劳动强度，实现替代人工对输油站储油罐、储气罐等易燃易爆环境的自动巡检作业。     

面向变电站多机器人智能协同巡检系统的研究分析

变电站巡检机器人长期面临高温、高电压、强风雷电等外部环境,严重影响巡检机器人的工作质量。为提高变电站巡检机器人系统的稳定性、可靠性及精度,对多机器人智能巡检系统的构建及关键技术进行分析,基于ROS系统的多机器人创新开发平台对巡检机器人模型构建、巡检路径动态规划、避障控制算法、环境建模、人-机-环境交互感知等进行实验分析,形成一套面向变电站多机器人智能协同巡检系统的研究方法,为变电站巡检机器人后续的研究提供一定的参考。     

防爆轮式巡检机器人设计及应用

针对石油化工等企业重要设备的巡检、监控问题,研制了一种实用的、可以代替人工巡检,集图像识别、视频监控、故障判断和报警等功能为一体的防爆轮式巡检机器人系统,阐述了防爆轮式巡检机器人组成结构和功能特点,利用该巡检机器人系统可以实现对石化企业等易燃易爆高危环境下的管道、仪表、阀门等设备的自动巡检,实现无人值守的目标。     

光伏组件智能清洁机器人设计及其路径规划研究

在光伏发电系统中，光伏组件表面积聚灰尘、异物，会很大程度上影响光电转换效率。为此，设计了一种光伏组件智能清洁机器人，包括对其硬件系统和清洁方案的设计，能够实现对光伏组件的自动清扫。同时，针对智能清洁机器人的路径规划进行研究，基于最小能量消耗原则对清洁机器人的清洁路径进行规划，在耗能最小的基础上实现光伏组件全遍历清扫。     

大型起重机金属结构无人机自动巡检技术研究

人工操纵无人机进行起重机结构检测存在巡检难度大、多发坠机、自动化程度低等问题,因此文中提出一种多旋翼无人机自动驾驶智能巡检系统及方法。通过对门式起重机、门座起重机、塔式起重机等的巡检路径进行科学规划,在GPS+Glonass双系统融合精密定位技术基础上,提出了飞机打点+航迹飞行的多旋翼无人机自动巡检方法,全方位高质量采集大型起重机复杂钢结构表面图像。在强电磁干扰、GPS信号遮挡严重等复杂工业环境下,实现无人机定点巡航与结构检测作业,1km范围内航点坐标误差不超过1m,且与目标距离超过设定安全距离时会自动报警,提高了飞行操纵稳定性和安全性,为实现规范化、标准化的无人机安全巡检作业奠定了基础。     

一种轨道式巡检机器人系统技术开发与应用

因某大型露天仓库要求具备较高的安防等级,故巡检任务重要且繁重.为减轻工作强度,提高工作效率,保证物资的安全,设计开发了一种轨道式巡检机器人系统.该系统以机器人代替人工巡逻,结合视觉系统、调度系统以及高速非线性定位技术可实现自动巡逻、跟踪、报警、打击等.整套系统已在试点应用,通过对各模块进行试验测试,功能均达到预期目标,可为后续的开发应用提供实践经验与应用指导.     

变电站巡检机器人的充电系统设计

通过对变电站巡检机器人充放电系统的研究,设计了基于ATmega128A的智能充电系统,实现了变电巡检机器人锂电池充电管理,给出了系统工作原理、硬件结构和软件运行流程。系统根据变电站巡检机器人的锂电池电量状态自动改变充电电流大小,实现恒流、恒压和涓流过程,使变电站巡检机器人在无人干预的情况下自动充电,为巡检机器人长时间在变电站自主工作提供了动力能源保障。     

基于机器视觉的运载火箭支架自动装配方法研究

为解决运载火箭内部支架人工装配所面临的工作环境嘈杂和劳动强度大等问题，设计了基于协作机器人的辅助自动装配系统，并对其装配路径进行规划。协作机器人在抓取支架实现自动装配过程中，受限于支架自身误差、特征尺寸及位置姿态的随机等特点，抓取和定位极为困难。为解决支架自动装配过程中的难点，首先规划了支架自动装配的工艺流程，设计了支架抓取机构、自动装配机构，并配合对应的视觉算法完成支架的抓取、自动装配；其次，结合YOLOv5深度学习算法对定位目标进行识别，和装配孔位进行位置补偿，实现对装配孔找正；最后，通过实验验证该自动装配系统中抓取机构、自动装配机构的稳定性，视觉定位算法的有效性及精度，实验结果表明，装配孔定位精度小于0.06 mm。     

综合管廊智能巡检机器人的设计

针对城市地下综合管廊的巡检、监控问题,设计了一种实用的、可以代替人工进入管廊中进行巡检、数据采集和灾害报警的机器人装置,详细论述了巡检机器人的组成和功能,利用该巡检机器人系统可以实现对综合管廊的自动巡检,实现综合管廊的现场灾害处置,为城市工程管线的可靠运行提供全面的技术保障。     

基于视觉伺服的巡检机器人返航路径确定方法

针对目前方法对机器人返航路径进行确定时,由于未能对巡检机器人的参数进行整定,导致该方法选定的路径存在迭代次数高、与实际轨迹误差大、避障效果差以及搜索路径长度短的问题,提出基于视觉伺服的巡检机器人返航路径确定方法。该方法首先利用视觉伺服控制方法对巡检机器人的速度进行控制,采集速度数据并规整成小组对其进行离散化处理;再依据处理结果构建非线性函数,对巡检机器人的机械参数进行参数整定处理;最后以整定后的参数为基础,对巡检机器人的全局路径和局部路径进行规划处理,从而实现巡检机器人返航的路径确定。实验结果表明,运用该方法选定的路径迭代次数少、与实际轨迹误差小、避障效果好以及搜索的路径长度短。     

一种自主式小型浅水水下管道巡检机器人的研制与试验

针对浅水水域机器人的姿态平衡、运动控制、信息获取及工作环境多变等难题，文中研制了一款能够沿水下管道自主运动、检测管道上的吸附物、发出警报并对吸附物移除及回收的小型水下机器人。采用Arduino Mega 2560集成芯片作为核心控制器，开发了管道巡线、图形识别和回收装置驱动等模块的外围电路，制作了实物样机。实景试验表明：所研制的机器人能够完成460～530 mm深度水下管道的巡检作业。     

两栖球形机器人的路径规划策略

两栖机器人的水下路径最优规划是目前机器人运动控制研究领域的热点和难点。本文针对两种基于视觉伺服的广义约束优化(GCOP)和序列二次规划(SQP)的机器人运动控制算法进行对比分析,结合视觉伺服传感器,实现了两栖机器人最佳路径的规划、监测动态目标标定、移动目标监测、水下障碍物识别和目标跟踪。利用球形机器人的结构对称特性及阿基米德浮力原理,并结合模糊控制算法对水舱水位进行实时控制,使球形两栖机器人在水下能实现水下多自由度运动。最后,进行了算法的仿真和水下运动实验。实验结果表明,GCOP算法和SQP算法在相对障碍物的有限距离内,SQP算法规划的路径更加合理;而在达到目标坐标位置上,两种算法的误差为167.5 mm,SQP算法在水下路径规划上更加有效。     

智能巡检机器人在大坝廊道运维中的应用研究

大坝廊道是在引水渠道下游的一级管道，与导流洞、下水渠和蓄水池等组成多个二级管道，这些管段主要由阀门、闸阀以及连接管道等设备组成。这些设备在正常运行过程中易发生故障情况，如果处理不当，很容易造成管道泄漏或溢水事故。智能巡检机器人能够帮助检修人员及时发现隐患，保障廊道内设备的安全运行。本文主要介绍了智能巡检机器人技术在大坝廊道检修维护中的应用与优势，以及对智能巡检技术和机器人产品的开发设想。     

基于自主视觉足球机器人路径规划的研究

根据自主视觉的足球机器人路径规划的特点，对其在未知动态环境下的路径规划进行了研究，对足球机器人全局定位的信息融合方法、在信息不完全或不确定的情况下对移动机器人的局部路径规划方法进行了探讨，提出了一种利用不确定的位置信息对机器人和目标进行全局定位的位置规划方法。实验证明该方法使机器人的路径规划具有更大的灵活性、快速性，使机器人控制系统具有更好的鲁棒性。     

信通机房巡检机器人系统设计

为解决电力系统中的信通机房巡检问题,该文设计了一种基于六自由度机械臂的自动巡检机器人。采用D-H法构建了机器人的正向运动模型,采用牛顿迭代法进行了逆运动学求解,并用MATLAB进行了正逆向运动学的仿真,为机器人的位置控制提供了理论支持。基于蒙特卡洛法进行了工作空间的求解,提出了一种基于三次插值法的巡检机器人末端路径规划方法,以实现末端的平稳运动。搭建了巡检机器人实验系统对所提出的运动学模型以及路径规划算法进行验证,实验结果表明机器人的空间定位精度在1 cm以内,且末端能够实现平稳运动。     

基于机器视觉的果园林下割草机器人研究

高效智能地割除果园林下杂草是实现果园智能化管理的重要基础.针对当前果园林下割草机器人智能化水平低、成本高等问题,设计与实现了一种基于机器视觉的果园林下割草机器人.构建了四轮驱动机器人本体,设计了由升降系统和刀具组成的割草机械结构.并提出了以机器视觉为基础的割草机器人避障、自动返航等路径规划方法.最后,以平整草坪为实验场地与传统人工进行实验对比.结果表明,所设计的果园林下割草机器人可以显著提高割草效率与智能化水平,为果园的精准管理提供必要的技术支撑.     

水下机器人的研发及其应用

针对国内水下输油、输气管道的检测需求,开发了一种水下机器人。该机器人由控制箱通过电缆控制机器人的运动,机器人本体搭载有高清水下摄像机、多波束前视声呐、各种传感器等设备,能够在流速不超过3节、水深不超过300米的水域对水下管道进行巡检,实际应用表明:该机器人动作灵活、操作方便,满足实际需求。     

基于机器视觉的果园林下割草机器人研究

高效智能地割除果园林下杂草是实现果园智能化管理的重要基础.针对当前果园林下割草机器人智能化水平低、成本高等问题,设计与实现了一种基于机器视觉的果园林下割草机器人.构建了四轮驱动机器人本体,设计了由升降系统和刀具组成的割草机械结构.并提出了以机器视觉为基础的割草机器人避障、自动返航等路径规划方法.最后,以平整草坪为实验场地与传统人工进行实验对比.结果表明,所设计的果园林下割草机器人可以显著提高割草效率与智能化水平,为果园的精准管理提供必要的技术支撑.     

选煤厂智能巡检机器人的设计与研究

选煤厂采用的人工巡检存在劳动强度大、巡检危险系数高、巡检效果不佳、工人危险系数大等问题,通过对选煤厂巡检技术要求的分析,利用比较先进的机器人技术和故障识别算法,设计了一种选煤厂智能巡检机器人,可完全代替人工完成选煤厂设备运行和工作环境巡检,大大减轻了工人的劳动强度、提高工作效率,且利用人工算法识别潜在故障并实时报警,有...