收藏本站
《武汉大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高压线路沿地线穿越越障巡检机器人的关键技术研究

徐显金  
【摘要】:巡检机器人是一种沿高压线路行驶并代替或辅助人工巡线的特种机器人,具有广阔的应用前景。目前,国内外研究了沿导线和沿地线两种移动环境的巡检机器人,且均采用跨越越障方式。这两种巡检机器人不仅在技术上还需要进一步研究,而且巡检效率低,在跨越越障过程中机器人自身也存在安全隐患。依据用户需求,本文提出了一种沿地线穿越越障的巡检机器人系统,将地线上阻挡型障碍物(防振锤和直线夹)改造成无阻挡型障碍物,并设计一个连通耐张塔头两端地线的变曲率过桥,使机器人可滚动穿越地线上的各种障碍物。基于这一解决方案,本文对该机器人的几个关键技术进行了系统深入的研究。本文的主要研究内容及创新如下: 1)研究了目前高压地线的线路环境特征,提出了地线线路结构的改造方案。设计了穿越越障巡检机器人的测控平台,主要包括本体机构和控制系统。开发了巡检机器人控制系统软件,包括移动基站监控软件和巡检机器人本体控制软件。能实现巡检机器人的远距离遥控和自主巡检两种控制方式。 2)研究了巡检机器人行走轮的受力情况及运动状态,利用压紧轮与行走轮的运动关系及相关运动学原理,建立了行走轮打滑辨识的数学模型。研究了打滑度问题,分析了控制打滑所需压紧力增量与打滑度及与线路坡度的定性关系,利用这种关系设计了一个打滑模糊控制器。实验表明,打滑识别方法正确有效;打滑模糊控制器能有效抑制打滑的发生,提高机器人巡检效率。 3)研究了穿越越障巡检机器人的作业环境,提出了一种基于倾角传感器、GPS及先验信息GIS全局环境识别与定位方法,实现巡检机器人粗定位及线路环境识别;提出了一种基于编码器、超声波传感器、单目机器视觉及霍尔接近觉传感器的局部环境识别与定位方法,实现对障碍物由粗到细的定位及识别。论文给出了两种环境识别与定位方法的相关模型及算法。为提高巡检机器人对障碍物识别的可靠性,利用改造后的防振锤、直线夹及耐张过桥的几何特征及空间布局,设计了一套超声传感器阵列。利用超声传感器阵列对三种障碍物进行试验,分析了信号特征,设计了一个BP神经网络。利用神经网络对超声传感器阵列信号进行信息融合,实现对三种障碍物的分类识别。利用检验样本对神经网络进行仿真分析,结果表明,BP神经网络能准确地识别上述三种障碍物。 4)研究了穿越越障巡检机器人在线作业任务,提出了采用基于行为的控制方法实现巡检机器人全局自主移动控制。定义了巡检机器人的9个基本行为。采用状态机对弹道式越障行为进行了研究和设计。采用固定优先级设计了基本行为仲裁器。通过分析巡检机器人可能遇到的异常情况,提出了增强巡检机器人动态环境适应能力的行为设计方法。设计并实现了各种行为、仲裁器及调度器。试验表明,基于行为的控制方法能使巡检机器人实现在线作业时的自主行为控制,具备一定的智能。 论文对测控平台和控制方法进行了实验,并对样机进行了实际线路的应用。结果表明,本文设计的巡检机器人系统是正确的,控制方法准确有效,提高了巡检机器人的作业效率及安全性。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP242

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡彩石;吴功平;曹珩;蒋国伟;;高压输电线路巡线机器人障碍物视觉检测识别研究[J];传感技术学报;2008年12期
2 丁伟;孙华;曾建辉;;基于多传感器信息融合的移动机器人导航综述[J];传感器与微系统;2006年07期
3 陈中伟;肖华;吴功平;;高压巡线机器人电磁传感器导航方法[J];传感器与微系统;2006年09期
4 戴锦春;胡睿;方宏良;董义君;;高压巡线机器人穿越耐张杆塔的控制算法[J];传感器与微系统;2008年08期
5 李三平;吴功平;肖晓晖;;巡线机器人机构的运动学反解与仿真[J];东北林业大学学报;2009年12期
6 周风余;李贻斌;冯国瑞;;巡检机器人对输电线断股实时在线检测与诊断的一种方法[J];电工技术学报;2010年06期
7 马明山,朱绍文,何克忠,李相伟;室外移动机器人定位技术研究[J];电工技术学报;1998年02期
8 周风余,吴爱国,李贻斌,王吉岱,梁自泽;高压架空输电线路自动巡线机器人的研制[J];电力系统自动化;2004年23期
9 吴功平;肖晓晖;肖华;戴锦春;鲍务均;胡杰;;架空高压输电线路巡线机器人样机研制[J];电力系统自动化;2006年13期
10 白玉成;吴功平;肖华;付兴伟;;输电线路感应取电装置参数匹配方法[J];电力系统自动化;2010年21期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘娟;基于时空信息与认知模型的移动机器人导航机制研究[D];中南大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈伟伟;巡线机器人障碍物识别系统研究[D];北方工业大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭伟,刘兴远,张力,王跃文,孙亮;无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探[J];四川建筑科学研究;2004年01期
2 刘兴远,郭伟,林文修,杜文龙,易珂;重庆地区混凝土构件碳化规律的神经网络描述[J];四川建筑科学研究;2004年04期
3 朱明强;;BP神经网络在房地产投资风险分析中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年06期
4 王新文;袁东;;GPS在高层建筑动态变形测定中的应用[J];四川建筑科学研究;2009年04期
5 翁兴中;蔡良才;;基于神经网络理论的机场沥青道面状况评定[J];四川建筑科学研究;2010年01期
6 王全凤;郑浩;;基于径向基函数神经网络的高层建筑结构选型[J];四川建筑科学研究;2010年05期
7 黄敏;李达;朱婷;;基于CDMA1X网络的架空输电线路无线视频监控系统[J];安防科技;2007年04期
8 何进波;;高校科技创安资源有机整合与可持续发展研究[J];安防科技;2010年01期
9 李义,蔡敏,胡俊;桥梁评价系统的研究与开发[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年03期
10 魏月娟;孙华东;韩云山;;基于神经网络方法的黄土边坡稳定性评价[J];安徽建筑;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李俊丽;张光辉;祝晓红;;新型智能变增益单神经元PID控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 吴坚;陈宁;;基于SARBF神经网络拟合的交通流量残缺信息修补方法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 肖洪兵;郭泽荣;;旋转弹载GPS自动跟踪系统设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 王小方;吴敏;欧阳丽玉;唐青松;;一种GA-PID算法及其在DC-DC转换器中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 王鹏;刘锋;梅生伟;王克非;;高压输电线自主巡线机器人的鲁棒控制设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 朱正;刘士荣;张波涛;;一种基于改进蚁群算法的移动机器人全局路径规划方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
7 任燚;陈宗海;周光明;;基于行为的移动机器人噪声影响研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
8 李凌;苗鑫;袁德成;;基于神经网络控制的倒立摆系统仿真研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
9 史久根;徐胜生;;基于文化-粒子群算法的机器人路径规划算法[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
10 张霖;赵祚喜;张智刚;俞龙;黄健;;基于激光测距传感器的SLAM方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张帆;全景视觉图像质量优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 丁继成;弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 宋洪涛;GPS接收机抗干扰技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 衣正尧;用于搭载船舶除锈清洗器的爬壁机器人研究[D];大连海事大学;2010年
8 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
9 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
10 刘飞;四足机器人步态规划与平衡控制研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 年军艳;普适计算下的上下文感知计算若干关键技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 梁鹏帅;基于OpenGL的三维可视地理信息系统初步设计[D];河南理工大学;2010年
4 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
5 崔静怡;基于车载导航系统的大区域路径规划算法的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
6 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
7 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
8 齐晓飞;基于路径识别的机器人视觉导航技术的研究[D];长春理工大学;2010年
9 李志欣;智能轮式移动机器人的控制系统设计[D];辽宁师范大学;2010年
10 潘俊任;基于相似度的模糊推理算法研究[D];浙江理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李倩;;文档图像的二值化算法综述[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2008年04期
2 潘浩,宋瀚涛,潘天全;Internet上实时视频流传输框架的研究[J];北京理工大学学报;2003年03期
3 宋健,张宾,于曙风;电磁感应传感器在喷雾机器人导航中的应用[J];传感器技术;2004年07期
4 陈中伟;肖华;吴功平;;高压巡线机器人电磁传感器导航方法[J];传感器与微系统;2006年09期
5 马明山,朱绍文,何克忠,李相伟;室外移动机器人定位技术研究[J];电工技术学报;1998年02期
6 高迎霞;毕卫红;刘丰;;电子式电流互感器高压端供能电源的设计[J];电力电子技术;2007年10期
7 贾秀芳,陈恺,施慧;直流系统一点接地问题及简易查找法[J];电力情报;1999年02期
8 费万民,张艳莉,吴兆麟;电力系统中直流接地电阻检测的新原理[J];电力系统自动化;2001年06期
9 周风余,吴爱国,李贻斌,王吉岱,梁自泽;高压架空输电线路自动巡线机器人的研制[J];电力系统自动化;2004年23期
10 吴功平;肖晓晖;肖华;戴锦春;鲍务均;胡杰;;架空高压输电线路巡线机器人样机研制[J];电力系统自动化;2006年13期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王斌明;基于多传感器信息融合的移动机器人避障研究[D];南京理工大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘大亮;孙汉旭;贾庆轩;郑一力;;球形巡检机器人的动态平衡控制[J];北京邮电大学学报;2008年06期
2 李维赞;王吉岱;孙爱芹;李庆;;输电线路巡检机器人的设计与控制系统研究[J];制造业自动化;2008年11期
3 周风余;温龙旺;苏鹏;郭丹;;高压输电线路巡检机器人能源在线补给装置的研制[J];电网与清洁能源;2010年01期
4 曹涛;栾贻青;肖鹏;王明瑞;孙大庆;;变电站巡检机器人虚拟样机系统开发及其研究[J];机械工程师;2011年07期
5 李维峰;付兴伟;徐显金;吴功平;刘明;曹琪;;沿输电线路地线行驶巡检机器人定位方法[J];武汉大学学报(工学版);2011年04期
6 徐显金;吴功平;钟飞;刘明;曹琪;徐青山;李胜邦;;巡检机器人的主控软件设计与实现[J];武汉大学学报(工学版);2011年05期
7 胡启明;胡润滋;周平;;变电站巡检机器人应用技术[J];华中电力;2011年05期
8 吴功平;曹珩;皮渊;付兴伟;;高压多分裂输电线路自主巡检机器人及其应用[J];武汉大学学报(工学版);2012年01期
9 ;全国首台轨道式变电站巡检机器人投入试运行[J];电气技术;2012年02期
10 ;轨道式变电站巡检机器人投入试运行[J];机电工程技术;2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 张旭;吴神丽;王孙安;;基于信息融合的室外移动巡检机器人自主导航关键技术研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
2 刘跃峰;谢照祥;李荣东;;智能巡检机器人在运行驾驶舱中的运用[A];2012年云南电力技术论坛论文集[C];2012年
3 吴功平;李诚;马玉林;郭开学;李胜邦;熊启新;;高压电网巡检机器人研究及应用综述[A];2009年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集[C];2009年
4 张秋亮;康增建;方凯;;基于看门狗技术的列车巡检机器人控制系统[A];第七届中国智能交通年会优秀论文集——智能交通应用[C];2012年
5 刘跃峰;谢照祥;李荣东;;智能巡检机器人在运行驾驶舱中的运用[A];2012年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2012年
6 肖鹏;张嘉峰;栾贻青;王明瑞;;变电站智能巡检机器人激光导航系统设计[A];山东电机工程学会2012年度学术年会论文集[C];2012年
7 李金屏;修择;吕玉彬;韩延彬;;基于虚拟定标线的巡检机器人视觉导航研究[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
8 董吉文;杨森;鲁守银;;基于轨线的变电站巡检机器人单目视觉导航[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
9 王海鹏;孟杰;栾贻青;肖鹏;;变电站智能巡检机器人避障检测系统设计[A];山东电机工程学会2012年度学术年会论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 魏智兰;二代变电巡检机器人亮相重庆[N];国家电网报;2010年
2 徐攀 张劲;山东推广第4代巡检机器人[N];国家电网报;2011年
3 杨奕;轨道式巡检机器人在鞍山试运行[N];国家电网报;2011年
4 沈雄伟;无轨智能巡检机器人投入应用[N];国家电网报;2014年
5 张旭;东北公司研发出两种巡检机器人[N];国家电网报;2009年
6 孔令彬 刘潇;天津市高压供电公司 巡检机器人威力渐强[N];中国安全生产报;2010年
7 通讯员 张劲 高洪波 徐攀;山东电力研究院研制国际领先巡检机器人[N];中国电力报;2008年
8 记者 李明靖;首台“变电站智能巡检机器人”亮相衡阳[N];衡阳日报;2014年
9 通讯员金鹏 记者修孟懿;吉林电网应用高塔巡检机器人[N];国家电网报;2014年
10 通讯员 崔浩杰 张进久;首台国产变电站设备巡检机器人“上岗”[N];中国电力报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张廷羽;高压线巡检机器人的研究[D];上海大学;2009年
2 任志斌;高压输电线巡检机器人控制系统的研究与实现[D];上海大学;2010年
3 徐显金;高压线路沿地线穿越越障巡检机器人的关键技术研究[D];武汉大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高青;山西长治久安变电站巡检机器人的应用研究[D];华北电力大学;2012年
2 宋晓明;变电站智能巡检机器人关键技术研究[D];长沙理工大学;2013年
3 凌烈;输电线路巡检机器人设计与实验研究[D];东北大学;2012年
4 詹朝铖;架空线路巡检机器人目标的检测与跟踪[D];华南理工大学;2010年
5 魏振中;超高压输电线路智能巡检机器人的视觉监控系统研究[D];沈阳工业大学;2004年
6 肖文;输电线路巡检机器人嵌入式控制系统的研究[D];沈阳建筑大学;2012年
7 孟伶智;电缆隧道巡检机器人混杂防摆控制[D];华北电力大学;2014年
8 罗文振;一种巡检机器人越障机理分析与行走夹持机构设计[D];扬州大学;2008年
9 卢坤媛;自主平衡式输电线路巡检机器人机械本体研究[D];山东科技大学;2009年
10 谢永;履带式巡检机器人机构设计与运动学仿真[D];山东科技大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026