收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

输电线路巡检机器人嵌入式控制系统的研究

肖文  
【摘要】:本论文的研究是以国家“863”项目“超高压输电线路巡检机器人”为实际背景展开的,研究主要包括以下几个方面内容:输电线路巡检机器人总体控制系统的研究;输电线路巡检机器人控制系统的硬件实现;实现嵌入式操作系统Linux在输电线路巡检机器人主控制器PC104上的移植:包括内核的选择与编译、文件系统的选择与实现和图形用户界面的移植;编写Linux下串口通讯程序,I/O模块的驱动程序,A/D模块的应用程序,PMAC运动控制卡驱动程序,从而实现控制系统的主要功能模块,主要包括:传感器数据采集模块、通信模块、运动控制模块。论文所提出的方案进行实验及并对实验结果进行分析。 介绍了本课题的研究背景,论述了超高压输电线路巡检机器人嵌入式控制系统的研究意义,对巡检机器人及其控制系统的研究现状进行了分析,介绍了当前比较受开发者欢迎的几种嵌入式系统,同时对这几种嵌入式系统从开发费用,可靠性等方面进行对比,从而证明Linux嵌入式操作系统是比较理想的选择。进而归纳了巡检机器人嵌入式操作系统研究存在的难点。 对超高压输电线路巡检机器人控制系统结构进行分析,整个机器人控制系统包括两个部分:巡检机器人样机和地面基站。巡检机器人样机包括:机器人本体、系统电源、运动控制卡、驱动电机、无线数据传输系统(机载部分)等。地面基站包括:监控系统、无线数据传输系统(基站部分)、监视器和手动控制面板。 以PC104模块为核心研究了机器人硬件平台的设计问题,机器人样机系统采用IO模块和AD板卡作为扩展模块,两者都符合PC104的总线协议。机器人本体的传感器信息设计为模拟量输出,由A/D卡采集到控制计算机进行综合分析。选用PMAC运动控制卡来驱动电机,研究了基站计算机通信控制方法。系统通过串口或者I/O输出控制信号,下传到机器人控制系统,从而调整机器人运动状态实现机器人的正常运动。该控制系统采用模块化的设计方法,为巡检机器人控制系统软件部分的设计奠定了基础。 设计了输电线路巡检机器人控制系统的软件。通过Linux的启动过程,研究了内核的选择与编译、文件系统定制的方法。将裁减后的系统移植到CF卡上,并由引导加载程序GRUB引导其在Linux目标机上的移植,从而实现了一个小巧的嵌入式操作系统。它具有体积小,模块化程度高,安全性及可靠性好等特点。完成了上位机与下位机之间串口通讯程序的编写以及I/O模块驱动程序、A/D模块驱动程序和PMAC驱动程序的编写。实现了控制系统的主要功能,包括:控制系统数据采集、基于串口的无线通信以及运动控制。 通过实验设备首先对各单元模块,如基于串口的无线通信模块、数据采集模块进行测试,结果表明Linux嵌入式操作系统在巡检机器人主控制器PC104上得到了成功移植,并实现了控制系统的主要功能。然后对机器人整体进行测试,通过实验验证了机器人在远程控制下具有跨越障碍物的能力,从而证明此方案的可行性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王晓峰;阮毅;李正;;巡检机器人无刷直流电机伺服系统的设计[J];电气传动;2011年01期
2 孙国凯;韩刚;;变电站巡检方式对比及智能巡检机器人[J];农村电气化;2008年04期
3 张维磊;张国贤;林海滨;黄林林;;一种新型巡检机器人的结构设计与运动学分析[J];机械设计;2010年12期
4 孙翠莲;王洪光;赵明扬;谈大龙;;超高压线巡检机器人移动越障机构综述[J];机械设计与制造;2006年10期
5 王吉岱;谢永;王凤芹;;高压输电线路巡检机器人机械本体设计[J];机械设计与制造;2007年08期
6 吴秀芳;朱兴龙;;巡检机器人行走夹持机构夹持力计算[J];中国制造业信息化;2007年15期
7 王鲁单;王洪光;房立金;赵明扬;;一种输电线路巡检机器人控制系统的设计与实现[J];机器人;2007年01期
8 任志斌;阮毅;;输电线路巡检机器人越障方法的研究与实现[J];中北大学学报(自然科学版);2011年03期
9 王鲁单;王洪光;房立金;赵明扬;;基于视觉伺服的输电线巡检机器人抓线控制[J];机器人;2007年05期
10 王鲁单;王洪光;房立金;赵明扬;;输电线路巡检机器人越障控制研究[J];中国机械工程;2007年22期
11 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
12 付双飞,王洪光,房立金,姜勇;超高压输电线路巡检机器人越障控制问题的研究[J];机器人;2005年04期
13 魏军英;李东民;王吉岱;;基于D-H法的新型巡检机器人的运动学分析[J];农业装备与车辆工程;2007年06期
14 刘凌;韩国政;李壮志;;基于IEC 60870-5的变电站巡检机器人通信规约[J];电力系统通信;2009年04期
15 厉广伟;夏英杰;李金屏;;变电站巡检机器人视觉导航模糊控制[J];济南大学学报(自然科学版);2011年01期
16 任志斌;阮毅;;架空输电线路巡检机器人的空间定位方法研究[J];机床与液压;2008年03期
17 张华;邱波;王亚涛;刘冉;;巡检机器人中二维条码的设计与应用[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年S1期
18 任志斌;阮毅;;基于多传感器的输电线巡检机器人越障伺服控制[J];电气自动化;2009年01期
19 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
20 李纪明;孙爱萍;;输电线巡检机器人同步行走特性分析[J];机械设计与研究;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 魏振中;董再励;刘长有;王洪光;;超高压输电线路巡检机器人的视觉监控系统研究[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
2 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
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 周风余;110kV输电线路自动巡检机器人系统的研究[D];天津大学;2008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 张廷羽;高压线巡检机器人的研究[D];上海大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李应;变电站巡检机器人嵌入式导航系统研究[D];西南交通大学;2014年
2 石然;机器人巡检方案设计及路径规化模型[D];山东大学;2007年
3 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
4 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
5 朱珠;图像处理技术在架空线路绝缘子破损检测系统中的应用研究[D];江苏大学;2008年
6 李维赞;输电线路巡检机器人智能控制系统研究与设计[D];山东科技大学;2008年
7 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
8 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
9 刘波;变电站设备铭牌识别系统设计与实现[D];电子科技大学;2013年
10 解兴哲;变电站设备巡检机器人的导航与定位研究[D];西南科技大学;2011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
  • 010-62982499
  • 010-62783978