变电站巡检机器人系统结构设计与控制研究
发布时间：2022-01-20 19:07
变电站巡检的主要目的是实时检测变电站各设备运行情况和现场工作情况,并把相关信息反馈给变电站管理部门,减轻工作人员负担,使变电站的运行更加安全可靠。本文根据变电站巡检需求设计了一款二轮差速驱动巡检机器人,并对其控制系统进行研究。论文的主要工作如下:首先,根据变电站巡检需求对机械结构进行了优化比较,设计实现了机械结构,并对巡检机器人的自动充电装置和防水结构进行了设计,使其能够持续完成巡检任务并适应变电站复杂的气候环境。其次,设计了巡检机器人的控制系统,其中包括整体架构、总体设计和控制方案设计,并根据性能需求对变电站巡检机器人的搭载设备进行选型,以STM32单片机为主控制器,选择了驱动器及传感器,设计了多电压输出电路板,以满足搭载设备的不同电压需求。然后,研究二轮驱动差速运动学模型,并且利用自适应PID控制算法对巡检机器人进行控制,在MATLAB软件中对直线、曲线进行了仿真。考虑实际控制的需要,利用RFID校准的里程计定位系统实现了巡检机器人的定位,使巡检机器人在循迹过程中测得的数据更加精确。最后,利用巡检机器人实验平台,对定位模块进行了测试,并进行了磁循迹实验,包括直线循迹实验、曲线循迹实...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自主移动机器人ShakeyFig.1-1autonomousmobilerobotShakey
安徽大学硕士学位论文3图1-2日本轨道式巡检机器人Fig.1-2Japaneseorbitinspectionrobot此外，加拿大魁北克水电研究院研发出可以远程实时遥控和实现远程监控的巡检机器人，在多个变电站进行巡检任务，如图1-3所示，该机器人搭载了可见光图像采集系统和红外热像仪，在行进过程中不断对变电站进行信息采集，远程PC装置以无线形式接收巡检机器人采集到的数据，由工作人员在室内进行观察分析[18-20]。并且，巡检机器人配备了遥控装置，实现实时遥控其移动位置，对特殊点或者固定点进行巡查[21]。图1-3加拿大变电站巡检机器人Fig.1-3CanadianSubstationInspectionRobot2008年，巴西圣保罗大学开发出用热点源监测系统对变电站运行期间故障检测的移动机器人，如图1-4所示，为了定期检查变电站设备热现象，研制出一种可以记录热图像的系统，该系统能够自动接收相关信息，操作员也可以配置所有参数，在故障发生初期就可以检测出来，当时将红外热像仪用于故障检测已成为一种普遍的做法[22-25]。另外，红外热像仪可以自动在变电站内移动并定位以收集可能的关键点图像，使变电站更加可靠运行[26]。
第一章绪论4图1-4巴西热点检测机器人Fig.1-4Brazilhotspotmonitoringrobot2012年，新西兰电网和梅西大学合作研发出可适用于各种地形的变电站巡检机器人，该巡检机器人上面装有超声波传感器和防碰撞的可见光摄像头，也搭载了可以传输变电站现场图像和视频的高清摄像头，如图1-5所示，目前此移动机器人仅可以通过远程遥控控制其运行工作[27-29]。图1-5新西兰电网和梅西大学联合研发巡检机器人Fig.1-5NewZealandPowerGridandMasseyUniversityjointlydevelopinspectionrobot在关键技术方面，在2008年，D.A.Carnegie等人为实现机器人自主运行提出了一种可以利用惯性导航以及全球定位系统的技术，该系统实时性和定位精度较高[30]。2010年，SuzuKiT提出了在机器视觉和数字地图视觉基础上的导航方案，并将其应用在巡检机器人上完成巡检工作[31]。GueaiebW提出了机器人的射频定位方法，并把RFID技术应用在巡检机器人领域。Joon-YoungPark等人分析总结了前人对巡检机器人的工作，认为需要进一步提高智能化水平，立体视觉技术将是发展方向[32]。综上所述，变电站巡检机器人虽然在国外研究较早，但还是有很多问题并没有得到
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RFID的变电站巡检机器人无线充电系统的研究与设计[J]. 孟祥忠,王保磊. 工业仪表与自动化装置. 2017(06)
[2]变电站巡检机器人应用现状和主要性能指标分析[J]. 蔡焕青,邵瑰玮,胡霁,文志科,王兴照,吕俊涛. 电测与仪表. 2017(14)
[3]变电站巡检机器人关键技术及其适用性研究[J]. 杨俊,黄礼华,张立平. 湖北电力. 2017(01)
[4]移动机器人在高压变电站中的应用[J]. 鲁守银,张营,李建祥,慕世友. 高电压技术. 2017(01)
[5]智能巡检机器人在变电站的应用[J]. 郑晓琼,王鹏辉. 电力安全技术. 2016(11)
[6]变电站开放式辅助监控系统平台设计与实现[J]. 张修华,刘序军,孟祥军,陈杰,冯飞,崔丽蓉. 自动化仪表. 2016(09)
[7]基于PID控制的移动机器人路径跟踪[J]. 李林琛,蒋小平. 激光杂志. 2016(02)
[8]基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人[J]. 苏尚流,缪希仁. 电器与能效管理技术. 2015(13)
[9]变电站巡检机器人研究现状综述[J]. 杨旭东,黄玉柱,李继刚,李丽,李北斗. 山东电力技术. 2015(01)
[10]变电站自动巡检机器人系统及其关键技术[J]. 罗俊豪,颜雨薇. 电气应用. 2014(13)
硕士论文
[1]智能巡检机器人在变电运行中的应用[D]. 孙晓迪.山东大学 2019
[2]变电站巡检机器人运动控制系统设计与实现[D]. 段晓东.北华航天工业学院 2019
[3]智能巡检机器人在变电站户外设备巡视中的应用研究[D]. 刘鹏.东北农业大学 2018
[4]变电站智能巡检机器人机械系统设计与巡检技术研究[D]. 高建龙.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
[5]小型变电站智能巡检机器人设计与巡检规划研究[D]. 刘昊.内蒙古工业大学 2018
[6]变电站智能机器人的设计与实现[D]. 郑亮.华北电力大学 2018
[7]智能变电站巡检机器人设计与实现[D]. 高运兴.山东大学 2018
[8]变电站智能巡检机器人改进技术研究[D]. 崔健.山东大学 2018
[9]变电站巡检机器人系统设计与实现[D]. 冯坤.西南交通大学 2018
[10]变电站巡检机器人路径规划的智能算法研究[D]. 张楠.合肥工业大学 2018
本文编号：3599360
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自主移动机器人ShakeyFig.1-1autonomousmobilerobotShakey
安徽大学硕士学位论文3图1-2日本轨道式巡检机器人Fig.1-2Japaneseorbitinspectionrobot此外，加拿大魁北克水电研究院研发出可以远程实时遥控和实现远程监控的巡检机器人，在多个变电站进行巡检任务，如图1-3所示，该机器人搭载了可见光图像采集系统和红外热像仪，在行进过程中不断对变电站进行信息采集，远程PC装置以无线形式接收巡检机器人采集到的数据，由工作人员在室内进行观察分析[18-20]。并且，巡检机器人配备了遥控装置，实现实时遥控其移动位置，对特殊点或者固定点进行巡查[21]。图1-3加拿大变电站巡检机器人Fig.1-3CanadianSubstationInspectionRobot2008年，巴西圣保罗大学开发出用热点源监测系统对变电站运行期间故障检测的移动机器人，如图1-4所示，为了定期检查变电站设备热现象，研制出一种可以记录热图像的系统，该系统能够自动接收相关信息，操作员也可以配置所有参数，在故障发生初期就可以检测出来，当时将红外热像仪用于故障检测已成为一种普遍的做法[22-25]。另外，红外热像仪可以自动在变电站内移动并定位以收集可能的关键点图像，使变电站更加可靠运行[26]。
第一章绪论4图1-4巴西热点检测机器人Fig.1-4Brazilhotspotmonitoringrobot2012年，新西兰电网和梅西大学合作研发出可适用于各种地形的变电站巡检机器人，该巡检机器人上面装有超声波传感器和防碰撞的可见光摄像头，也搭载了可以传输变电站现场图像和视频的高清摄像头，如图1-5所示，目前此移动机器人仅可以通过远程遥控控制其运行工作[27-29]。图1-5新西兰电网和梅西大学联合研发巡检机器人Fig.1-5NewZealandPowerGridandMasseyUniversityjointlydevelopinspectionrobot在关键技术方面，在2008年，D.A.Carnegie等人为实现机器人自主运行提出了一种可以利用惯性导航以及全球定位系统的技术，该系统实时性和定位精度较高[30]。2010年，SuzuKiT提出了在机器视觉和数字地图视觉基础上的导航方案，并将其应用在巡检机器人上完成巡检工作[31]。GueaiebW提出了机器人的射频定位方法，并把RFID技术应用在巡检机器人领域。Joon-YoungPark等人分析总结了前人对巡检机器人的工作，认为需要进一步提高智能化水平，立体视觉技术将是发展方向[32]。综上所述，变电站巡检机器人虽然在国外研究较早，但还是有很多问题并没有得到
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RFID的变电站巡检机器人无线充电系统的研究与设计[J]. 孟祥忠,王保磊. 工业仪表与自动化装置. 2017(06)
[2]变电站巡检机器人应用现状和主要性能指标分析[J]. 蔡焕青,邵瑰玮,胡霁,文志科,王兴照,吕俊涛. 电测与仪表. 2017(14)
[3]变电站巡检机器人关键技术及其适用性研究[J]. 杨俊,黄礼华,张立平. 湖北电力. 2017(01)
[4]移动机器人在高压变电站中的应用[J]. 鲁守银,张营,李建祥,慕世友. 高电压技术. 2017(01)
[5]智能巡检机器人在变电站的应用[J]. 郑晓琼,王鹏辉. 电力安全技术. 2016(11)
[6]变电站开放式辅助监控系统平台设计与实现[J]. 张修华,刘序军,孟祥军,陈杰,冯飞,崔丽蓉. 自动化仪表. 2016(09)
[7]基于PID控制的移动机器人路径跟踪[J]. 李林琛,蒋小平. 激光杂志. 2016(02)
[8]基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人[J]. 苏尚流,缪希仁. 电器与能效管理技术. 2015(13)
[9]变电站巡检机器人研究现状综述[J]. 杨旭东,黄玉柱,李继刚,李丽,李北斗. 山东电力技术. 2015(01)
[10]变电站自动巡检机器人系统及其关键技术[J]. 罗俊豪,颜雨薇. 电气应用. 2014(13)
硕士论文
[1]智能巡检机器人在变电运行中的应用[D]. 孙晓迪.山东大学 2019
[2]变电站巡检机器人运动控制系统设计与实现[D]. 段晓东.北华航天工业学院 2019
[3]智能巡检机器人在变电站户外设备巡视中的应用研究[D]. 刘鹏.东北农业大学 2018
[4]变电站智能巡检机器人机械系统设计与巡检技术研究[D]. 高建龙.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
[5]小型变电站智能巡检机器人设计与巡检规划研究[D]. 刘昊.内蒙古工业大学 2018
[6]变电站智能机器人的设计与实现[D]. 郑亮.华北电力大学 2018
[7]智能变电站巡检机器人设计与实现[D]. 高运兴.山东大学 2018
[8]变电站智能巡检机器人改进技术研究[D]. 崔健.山东大学 2018
[9]变电站巡检机器人系统设计与实现[D]. 冯坤.西南交通大学 2018
[10]变电站巡检机器人路径规划的智能算法研究[D]. 张楠.合肥工业大学 2018
本文编号：3599360
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