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《北京林业大学》 2019年
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高压线巡检机器人被动式越障盘及巡检研究

赵磊  
【摘要】:本文研究高压输电线路巡检机器人识别并翻越线上障碍物的方法,在现有行走机构的基础上提出了一种新型的穿越式被动越障方式,设计了被动式越障盘结构并加工了样机,通过对高压线以及障碍物环境的分析,建立了相关数学模型,并对其静力学以及越障过程中的运动学、动力学进行了仿真,论证被动式越障盘结构的可靠性和越障过程中的稳定性。本文的主要研究内容如下:第一,通过对高压线及障碍物的特点分析,结合巡检机器人的国内外现状及越障方式的总结,在现有行走机构基础上完成了被动式越障盘的结构设计,同时介绍了巡检机器人整机的相关参数及关键部件的确定,对越障盘进行了样机加工并进行了简单手动试验验证。第二,通过对越障盘关键部件的力学计算以及机器人整机的运动学方程计算确定了该越障方案的合理性;通过建立巡检机器人越障前和越障时的静力学模型,分析机器人在不同运动状态时的应力应变以及各杆件变形量状况,验证了越障盘结构设计的可靠性;通过建立巡检机器人匀速以及变速状态下越障过程的运动学模型,结合高压线柔性形态的特点,对机器人在两种不同状态下越障过程中的整机质心、越障盘质心、压线轮质心以及弹簧的弹力变化进行了仿真分析,通过其结果对比验证了机器人在不同状态下越障的稳定性,并提出了相关问题,为后续结构的完善提供了依据。第三,以防振锤为例,介绍了视觉巡检的相关流程,并针对相机拍摄到的图像以及实验室条件下复杂背景的图像进行了相关处理,使用模板匹配的方法进行特征识别,确定了检测高压线环境的视觉方法。被动式越障能有效减少巡检机器人能耗,并增加线上行走的的稳定性,提高巡检机器人的可靠性和运行时间。对障碍物的识别能使巡检机器人在冬季除冰时辨别障碍物和冰块,有利于除冰作业。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM75;TP242

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