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(新增项目)线路机器人-华北科技项目可行性方案(项目计划书) (新增项目)线路机器人-华北科技项目可行性方案(项目计划书)

格式:word 上传:2022-06-24 16:43:55

《(新增项目)线路机器人-华北科技项目可行性方案(项目计划书)》修改意见稿

1、“.....行走移动为间断式,其移动速度缓慢,效率低。轮式行走机构依靠由电机驱动行走轮与线路之间摩擦,驱动机器人前进。轮式爬行行走机构具有移动平稳速度快和效率高特点,因此,目前巡检机器人多采用此种轮式行走机构。如日本东京电力公司研制光纤复合架空地线巡检机器人如图所示。它采用两轮同时驱动行走机构实现在线行走,这种机器人行走机构具有结构紧凑,驱动力矩大特点。加拿大魁北克水电研究院研制遥控小车如图所示。它靠上方三个轮子实现驱动行走,下方轮子起到辅助行走及刹车作用。该机器人靠轮式行走机构实现了在直线线路段稳定行走。日本等人开发蛇形巡检机器人如图所示。该机器人有多个小车组合连接而成,每个小车自身携带驱动轮,通过各个小车协调驱动来实现机器人在线移动。国内在巡检机器人研究方面主要有武汉大学沈阳自动化研究所中科院自动化研究所和山东科技大学等单位。如武汉大学研制架空高压输电线路自动爬行机器人如图所示。该机器人通过对伞形轮来现行走。亦采用了轮式行走机构......”

2、“.....轮式行走机构倍受研究人员青睐,但在爬坡能力运行速度及运行稳定性等方面还有待于进步完善。三项目理论和实践依据项目研究内容原理简述机器人完成次巡检任务工作过程为首先通过绝缘斗臂车或人工爬到线塔上吊装方式将机器人安装到相线上然后地面监控计算机发出开机控制命令,机器人本体计算机在接收到运行命令后,驱动机器人沿输电线行走行走过程中,检测装置不断检测前方障碍物情况,同时高速球摄像机对线路进行拍摄,拍到图像通过无线设备实时传输到地面工作基站,地面工作基站对线路情况进行判断,决定是否对线路实施维护同时对机器人本身工作状态进行监控,决定是否对机器人运动给予干预。项目研究内容理论或者实践依据巡线机器人是个复杂机电体化系统,涉及机械结构自动控制通信多传感器信息融合电源技术等多个领域。但机械机构是整个系统核心技术,是目前制约巡线机器人走向实用化障碍之。巡四个电机输出功率,四旋翼飞行器则垂直下降,直至平衡落地,实现了沿轴垂直运动......”

3、“.....在旋翼产生升力等于飞行器自重时,飞行器便保持悬停状态。保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动关键。俯仰运动在图中,电机转速上升,电机转速下降,电机电机转速保持不变。为了不因为旋翼转速改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变,旋翼与旋翼转速该变量大小应相等。由于旋翼升力上升,旋翼升力下降,产生不平衡力矩使机身绕轴旋转方向如图所示,同理,当电机转速下降,电机转速上升,机身便绕轴向另个方向旋转,实现飞行器俯仰运动。滚转运动与图原理相同,在图中,改变电机和电机转速,保持电机和电机转速不变,则可使机身绕轴旋转正向和反向,实现飞行器滚转运动。偏航运动四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生反扭矩来实现。旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反反扭为壳体线路板传感器软件设计开发,自主完成,零部件采用外购,机械部分外协加工,外围配件直接购买方式。公司下设质量检验部对外协零件严格把关验收,再由装配部进行调试安装。采用此方式可节约大量固定资产投入......”

4、“.....从机构运动学角度,要求机构能实现滚动蠕动跨越和避让障碍物,以及末端执行器具有空间位姿调整运动从运动控制角度,要求机构自由度少机构运动学逆解可实现解藕控制,且运动控制精度高从巡线机器人系统角度,要求机构具有定负载能力,且与导线构成等电位体从应用角度,要求机构具有小巧紧凑轻质机械结构,且容易上下线作业和便于携带等。根据输电线路结构特征,以及巡线作业任务要求,通过多种可行方案对比分析和对机构巧妙组合,以及样机原型反复试验和改进,提出了由小臂操作手机构个公共变长大臂机构个小臂与变长大臂间各分别有个绕铅垂轴和水平轴旋转关节组成双臂协调移动机器人机构模型......”

5、“.....图中,个小臂操作手机构是由小臂绕水平轴回转关节绕铅垂轴回转关节转轴转台和以小臂为机架末端执行器组成末端执行器是由主动滚轮和夹紧机构组成图夹紧机构是由夹杆回转副有限约束回转副和夹爪组成,且沿导线横截面对称布置绕水平轴回转关节轴线与绕铅垂轴回转关节轴线垂直相交,移动关节轴线与关节轴线垂直相交个小臂机构和与其相联移动关节沿导线轴向呈反对称布置。主动滚轮完成沿直线无障碍物段行驶。关节和关节分别实现机械臂小臂机构和大臂机构在导线平面内升降和旋转。在过障和路径转移时,通过单臂夹爪夹紧导线,另臂通过运动规划实现过障各种分解动作。关节实现个臂交互滑移异位。相对于国内外般采用臂及臂以上机器人技术而言,该机器人机构有如下特点机构自由度少,机构长度尺寸小,加以采用嵌人式机械结构和高强度铝合金材料,机械结构紧凑,重量轻。导航系统下图是单分裂输电线路结构示意图,该图显示了巡线机器人遇到典型障碍有防震锤悬垂线夹耐张线夹等。巡线机器人采双轮结构在导线上行进,当遇到障碍时......”

6、“.....抬升机器人本体,以错臂方式跨越障碍。巡线机器人视觉系统安装在机器人下方,其中视觉传感器摄像机安装在机器人本体前端,光轴与机器人前进方向夹角约为。该系统由摄像机采集卡嵌入式计算机等组成。防震锤悬垂线夹耐张线夹等障碍既无丰富表面纹理,也无鲜明颜色特征,且相互铰接,因而难以分割成单独区域。但它们在摄像机成像平面上投影后会得到些相对简单图形基元,如直线圆圆弧角点等,如果能同时结合输电线路结构特点对上述图形基元进行结构约束,去除掉环境中些干扰图形基元,就可判断出障碍物存在及其类型。障碍识别基本方法是对视觉传感器摄像机采集到图像进行预处理,消除图像噪声,并采用经算法改良后算子提取图像边缘。在边缘图像中运用霍夫变换等方法分别检测直线圆和角点等图形基元,并利用导线与障碍位置关系以及障碍本身特点来进行结构约束,识别出障碍物。垂直起降越障机构巡线机器人在实际应用过程中需要从地面可靠地固定到输电线路上,并且能够在运行过程中跨越遇到防震锤耐张线夹悬垂线夹等各种障碍......”

7、“.....且跨越障碍能力不强。在此方案中,提出种新型垂直起降越障机构,可达到机器人自动上线从地面自主导航人工遥控安放到巡检线路上跨越障碍以及降落塔上智能充电坞上进行充电等功能。实现技术如下巡线机器人在两侧各装备个可收放旋翼,如下图所示旋翼旋翼导线制动机构滚轮滚轮张开后即形成个四旋翼无人机,可完成起降跨越障碍等功能。结构型式四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行直接动力源,旋翼对称分布在机体前后左右四个方向,四个旋翼处于同高度平面,且四个旋翼结构和半径都相同,旋翼和旋翼逆时针旋转,旋翼和旋前端,光轴与机器人前进方向夹角约为。该系统由摄像机采集卡嵌入式计算机等组成。防震锤悬垂线夹耐张线夹等障碍既无丰富表面纹理,也无鲜明颜色特征,且相互铰接,因而难以分割成单独区域。但它们在摄像机成像平面上投影后会得到些相对简单图形基元,如直线圆圆弧角点等,如果能同时结合输电线路结构特点对上述图形基元进行结构约束,去除掉环境中些干扰图形基元......”

8、“.....障碍识别基本方法是对视觉传感器摄像机采集到图像进行预处理,消除图像噪声,并采用经算法改良后算子提取图像边缘。在边缘图像中运用霍夫变换等方法分别检测直线圆和角点等图形基元,并利用导线与障碍位置关系以及障碍本身特点来进行结构约束,识别出障碍物。垂直起降越障机构巡线机器人在实际应用过程中需要从地面可靠地固定到输电线路上,并且能够在运行过程中跨越遇到防震锤耐张线夹悬垂线夹等各种障碍。目前在线路上实验运行巡检机器人需人工安放到巡检线路上,且跨越障碍能力不强。在此方案中,提出种新型垂直起降越障机构,可达到机器人自动上线从地面自主导航人工遥控安放到巡检线路上跨越障碍以及降落塔上智能充电坞上进行充电等功能。实现技术如下巡线机器人在两侧各装备个可收放旋翼,如下图所示旋翼旋翼导线制动机构滚轮滚轮张开后即形成个四旋翼无人机,可完成起降跨越障碍等功能。结构型式四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行直接动力源,旋翼对称分布在机体前后左右四个方向,四个旋翼处于同高度平面......”

9、“.....旋翼和旋翼逆时针旋转,旋翼和旋翼顺时针旋转,四个输输电电线线路路智智能能巡巡线线机机器器人人华华北北电电网网有有限限公公司司科科技技项项目目可可行行性性研研究究报报告告二二〇〇二二年年十十月月目的和意义电能传输必须依靠高压输电线路。由于输电线路分布点多面广,所处地形复杂,自然环境恶劣,电力线及杆塔附件长期暴露在野外,因受到持续的机械张力电气闪络材料老化的影响而产生断股磨损腐蚀等损伤,必须及时修复或更换。所以,人对机械结构要求有从机构运动学角度要求机构能实现滚动蠕动跨越和避让输电线路上各种障碍物,并且末端执行器能够进行空间位置姿态灵活调整。从机器人系统角度要求机构要有定负载能力,便于安装各种监测仪器信息传输设备,并与导线形成等电势体。从实用角度要求机构小巧紧凑轻质,便于携带及上下线操作在故障情况下,防止机器人摔落。从运动控制角度要求机构自由度尽量少,能实现解耦控制,并且具有符合要求控制精度......”

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