| 题名 | 变电站智能巡检机器人机械系统设计与巡检技术研究 |
| 作者 | 高建龙 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) |
| 授予地点 | 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) |
| 导师 | 母德强 ; 吴清文 |
| 关键词 | 智能巡检机器人 机械系统 巡检技术 视觉导航 仪表识读 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 近年来电力系统发展迅速,变电站向智能化的方向升级改造,变电站智能巡检机器人在这个过程中扮演的角色越来越重要。在巡检机器人系统设计中,机械系统设计,尤其是运动系统设计和导航定位算法以及指针式仪表识读算法的设计尤为重要。作为巡检机器人硬件和软件的重要构成,机械系统是巡检机器人巡检系统的主要载体,导航技术和仪表识读技术是机器人执行巡检工作主要技术手段。针对上述关键技术,本文主要围绕以下五部分进行叙述。一、介绍了巡检机器人的研究背景及意义,分析了国内外巡检机器人的发展状况,明确了巡检机器人的关键技术,并分析了变电站巡检机器人的市场前景和发展趋势。二、巡检机器人整体方案设计。概括的介绍了巡检机器人的整体组成方案和主要功能,明确了机器人的设计要求,归纳总结了关键技术的实现方案,经过对比分析,确定了机器人的四轮驱动、四轮转向的运动方案、基于引导线识别的视觉导航技术方案、改进ORB和Hough变换算法的仪表识读技术方案。三、巡检机器人机械系统设计。对比分析了不同的驱动方案,确定了轮毂电机驱动、转向电机转向的驱动方案,根据巡检机器人性能参数要求完成相关部件的选型工作,并建立三维模型。利用有限元分析方法对运动系统关键零部件进行了静力学分析,并按照分析结果进行优化设计。结合设计方案优化结果绘制工程图进行了样机加工和装配。最后建立巡检机器人的运动学和动力学模型并进行分析计算。四、巡检系统软件设计。进行巡检机器人的移动站和后台监控站的系统软件功能模块化设计,完成基于引导线识别的视觉导航算法和指针式仪表识读算法的开发,并详细介绍了算法的实现流程。其中,提出了一种具有较高准确性和实时性的改进ORB特征匹配算法和添加圆心约束的Hough变换算法,进行指针式仪表识读。针对指针圆心的确定,提出一种基于ORB特征匹配对的相似特征三角形方法。五、实验测试与分析。对巡检机器人的样机进行了性能参数测试,验证了基于引导线识别的视觉导航算法和指针式仪表识读算法的准确性和实时性。实验结果表明,该巡检机器人性能参数满足设计要求,视觉导航算法获取的导航参数平均相对误差低于4%,指针式仪表识读算法针对本文试验用压力表最大偏差为0.01MPa,算法实时性上较已有算法提高20.48%,满足巡检任务要求。 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61556]  |
| 专题 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 高建龙. 变电站智能巡检机器人机械系统设计与巡检技术研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 2018. |
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