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高壓巡線機器人電磁傳感器導航方法
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    高壓巡線機器人電磁傳感器導航方法.pdf

    高壓巡線機器人電磁傳感器導航方法高壓巡線機器人電磁傳感器導航方法
    陳中偉,肖 華,吳功平
    ( 武漢大學 動力與機械學院, 湖北 武漢 4 3 0 0 7 2 )
    摘 要:提出了-種采用電磁傳感器為高壓巡線機器人沿輸電線路相線進行導航的方法。該方法根據相
    對值檢測原理, 通過合理布局的傳感器測頭陣列, 將空間劃分為不同的區域, 根據傳感器的輸出, 經過特定
    的算法, 即可判斷高壓導線相對于機器人的空問位姿。實驗室及實際線路帶電運行實驗表明: 電磁傳感器
    工作可靠, 導航方法切實可行, 穩定識別精度為 1 0 m m, 滿足實際線路帶電運行要求。
    關鍵詞:電磁傳感器;導航 ; 相對值檢測;機器人
    中圖分類號:T P 2 1 2 文獻標識碼:A 文章編號:1 0 0 0- 9 7 8 7 ( 2 0 0 6 ) 0 9- 0 0 3 3- 0 3
    El e c t r oma gne t i c s e n s or na v i g a t i on s y s t e m o f r obo t f or
    h i g h- v ol t age t r a ns mi s s i on l i ne i ns pe c t i o n
    CHEN Zh o n g - we i ,XI AO Hu a,WU Go n g - pi n g
    ( S c h o o l o f P o we r a n d Me c h a n i c a l En g i n e e r i n g, Wu h a n Un iv e r s i t y, Wu h a n 4 3 0 0 7 2, Ch i na )
    Abs t r a c t:A met h o d o f e l e c t r o ma g ne t i c s e n s o r n a v i g a t i o n o f i n s p e c t i o n r o b o t f o r hi g h- v o l t a g e t r a n s mi s s i o n l i n e i s
    p r o p o s e d. Thi s me t h o d a d o p t s a n t h e o r y o f c o mp a r a t i v e l y d e t e c t i o n,p l o t s o u t t h e s p a c e i n t o d i f f e r e n t a r e a s b y
    s e n s or a r r a y i n g s u i t a b l y, f ig ur s ou t t h e p o s i t i o n a n d d i r ec t i o n o f t h e r o b ot b y s o me s p e c i f ic a r i t h me t i c b a s e d o n t h e
    e l e c t r o ma g n e t i c s e n s o r o ut p ut . Ex p e r i me n t i n t he l a b o r a t o r y a n d o n a l o c a l e h i g h- v o l t a ge t r a n s mi s s i o n l i n e i n di c a t e s
    t ha t t h e e l e c t r o ma g ne t i c s e n s o r c a n wo r k r e l i a b l y, t h e me t h o d o f n a v i g a t i o n i s f e a s i bl e, i t S pr e c i s i on i s 1 0 mm,
    a n d t h e s y s t e m c a n s at i s f y t he r e q ui r e me n t s o f p r a c t i c a l u s e.
    Ke y wor ds: e l e ct r o ma gn e t i c s e n s o r ;n a v i g a t i o n;c o mp a r a t i v e l y d et e c t i o n;r o b ot
    0 引 言
    高壓和超高壓架空電力線是長距離輸配電力的主要方
    式。為確保供電可靠性 , 電力公司必須定期對線路設備進
    行巡檢 , 及時發現早期損傷和缺陷, 安排必要的維護和修
    復。目前, 對輸電導線進行巡檢的方法主要有 2種: ( 1 ) 人
    [ 巡線: 采用肉眼、 望遠鏡或紅外成像儀等設備沿地面對轄
    區內的電力線進行觀測。這種方法勞動強度大、 工作效率
    低 、 探測精度低、 可靠性差; ( 2 ) 航測法: 直升飛機巡線 , 這
    種方法存在巡線盲區和安全問題 , 巡檢費用昂貴。
    移動機器人技術的發展, 為架空電力線路巡檢提供了
    新的移動平臺。高壓巡線機器人是沿架空高壓輸電線路進
    行巡檢作業的全 自動化的巡線裝置, 能夠帶電工作, 沿輸電
    導線全程運行( 包括沿輸電導線的直線段和耐張線段實現
    滾動爬行、 跨越及避讓懸垂線夾、 懸垂絕緣子 、 防震錘、 耐張
    線夾 、 桿塔等結構型障礙) , 利用攜帶的傳感儀器對桿
    塔 、 導線及避雷線、 絕緣子 、 線路金具 、 線路通道等實施接近
    檢測 , 代替工人進行電力線路的巡檢工作, 提高巡線的工作
    效率和巡檢精度 。
    自主導航是巡線機器人應具備的基本功能, 也是反映
    其智能化的關鍵技術。由于巡線機器人工作在野外環境
    中, 其行駛路徑高壓輸電線路周圍分布有強電場與強磁場,
    使其對 自動導航傳感器的選用十分苛刻。目前, 巡線機器
    人使用視覺導航的較多。視覺導航具有很高的空間和灰度
    分辨力 , 探測范圍廣、 精度高, 能夠獲取嘲中絕大部分信
    息 , 其缺點是難以從背景中分離出要探測的目標。為了
    將障礙與背景分開 , 所需的圖像計算量很大, 導致系統的實
    時性能較差 。另外, 懸掛在導線上的機器人, 由于風力
    作用和自身姿態調整時重心的偏移會產生擺動, 加大了跨
    越障礙時的控制難度, 軟件算法復雜。本文研究了-種采
    用電磁傳感器沿高壓輸 電線路的相線進行導航的新型方
    法, 其顯著特點是能避免強電場 、 強磁場的干擾 , 傳感器結
    構小巧、 重量輕、 便于安裝、 軟件處理方便 、 造價低廉。

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