配网带电作业机器人的临场感遥操作技术研究
发布时间：2023-10-08 17:31
随着社会的发展与科技的进步,人类活动对电力的依赖程度越来越高。尤其是对于分布最为广泛的配电网线路,一旦发生大范围停电,将给人们的生产生活带来重大损失。因此,电网的安全稳定运行非常重要。然而,传统的人工电力运维工作劳动强度大、安全风险高。研究配电网带电维护作业机器人,取代传统人工作业,具有重要的应用价值和现实社会意义。本文重点研究了配网带电作业机器人的临场感遥操作技术,将沉浸式立体图像反馈与力觉反馈传感技术相结合,提升了机器人遥操作的临场感,为提高机器人配网带电作业的灵活性、安全性提供了技术参考。开展的主要研究工作和取得成果如下:1、设计了配网带电作业机器人的遥操作控制系统。针对从端的双臂机器人,研究了六自由度机械臂的运动学正解、逆解、配置方式等基础内容。设计了包括主端力反馈设备、通讯层、仿真交互系统等在内的临场感遥操作控制系统。特别地,研制了沉浸式视觉图像反馈技术,通过两个高清相机模拟人眼的瞳距和视角,将获取的双目相机图像在沉浸式虚拟现实头盔中进行渲染,让操作人员能形成立体视觉感受,从而增强机器人遥操作的精准性。2、提出一种新型的图形力反馈与直接力反馈相结合的临场感遥操作力反馈方法。直...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.1.3 课题来源
1.2 遥操作机器人研究现状
1.2.1 遥操作机器人的发展
1.2.2 带电作业遥操作机器人
1.3 遥操作技术的发展与现状
1.3.1 主从遥操作模式
1.3.2 力反馈和双边控制
1.3.3 VR虚拟现实技术发展
1.3.4 沉浸式临场感技术
1.4 主要研究内容
1.4.1 主要内容
1.4.2 章节安排
第2章 配网带电作业机器人系统研究
2.1 配网带电作业机器人总体架构
2.1.1 总体架构概述
2.1.2 设计思路
2.2 遥操作机器人本体研究
2.2.1 运动学正解
2.2.2 运动学逆解
2.2.3 双臂的配置方式
2.3 遥操作系统设计与研究
2.3.1 遥操作主端力反馈设备
2.3.2 沉浸式VR双目立体视觉系统
2.3.3 通讯系统
2.3.4 基于V-rep仿真交互系统
第3章 图形力反馈和直接力反馈融合技术研究
3.1 引言
3.2 图形力反馈
3.2.1 力度显示进度条
3.2.2 显示位置追踪
3.3 直接力反馈
3.3.1 反馈力值函数
3.3.2 反馈力向量
3.4 套筒安装实验与分析
3.4.1 实验设置
3.4.2 实验表现与分析
3.4.3 反馈力的分布与分析
3.4.4 末端运动速度分析
3.4.5 实验讨论
第4章 带电作业目标的识别定位与VR显示
4.1 引言
4.2 基于YOLOv4的避雷器识别
4.2.1 数据集准备
4.2.2 网络训练
4.2.3 检测结果与讨论
4.3 基于稀疏视差的双目立体视觉测距
4.3.1 目标图像预处理
4.3.2 轮廓算子匹配算法
4.3.3 目标图像提取
4.3.4 立体视觉测距
4.4 相机标定和模型重建
4.4.1 双臂协作相机标定系统
4.4.2 坐标变换
4.4.3 模型三维重建
4.5 带电作业目标VR电场临场感显示
4.5.1 VR电场临场感显示原理
4.5.2 典型带电作业目标显示实例
4.6 稀疏视差双目相机测量法精度实验与分析
4.6.1 实验设置与原理
4.6.2 三维运动捕捉系统测量
4.6.3 基于提出算法的测量
4.6.4 实验结果讨论与分析
第5章 总结与展望
5.1 研究工作总结
5.2 创新点
5.3 未来展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3852473
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.1.3 课题来源
1.2 遥操作机器人研究现状
1.2.1 遥操作机器人的发展
1.2.2 带电作业遥操作机器人
1.3 遥操作技术的发展与现状
1.3.1 主从遥操作模式
1.3.2 力反馈和双边控制
1.3.3 VR虚拟现实技术发展
1.3.4 沉浸式临场感技术
1.4 主要研究内容
1.4.1 主要内容
1.4.2 章节安排
第2章 配网带电作业机器人系统研究
2.1 配网带电作业机器人总体架构
2.1.1 总体架构概述
2.1.2 设计思路
2.2 遥操作机器人本体研究
2.2.1 运动学正解
2.2.2 运动学逆解
2.2.3 双臂的配置方式
2.3 遥操作系统设计与研究
2.3.1 遥操作主端力反馈设备
2.3.2 沉浸式VR双目立体视觉系统
2.3.3 通讯系统
2.3.4 基于V-rep仿真交互系统
第3章 图形力反馈和直接力反馈融合技术研究
3.1 引言
3.2 图形力反馈
3.2.1 力度显示进度条
3.2.2 显示位置追踪
3.3 直接力反馈
3.3.1 反馈力值函数
3.3.2 反馈力向量
3.4 套筒安装实验与分析
3.4.1 实验设置
3.4.2 实验表现与分析
3.4.3 反馈力的分布与分析
3.4.4 末端运动速度分析
3.4.5 实验讨论
第4章 带电作业目标的识别定位与VR显示
4.1 引言
4.2 基于YOLOv4的避雷器识别
4.2.1 数据集准备
4.2.2 网络训练
4.2.3 检测结果与讨论
4.3 基于稀疏视差的双目立体视觉测距
4.3.1 目标图像预处理
4.3.2 轮廓算子匹配算法
4.3.3 目标图像提取
4.3.4 立体视觉测距
4.4 相机标定和模型重建
4.4.1 双臂协作相机标定系统
4.4.2 坐标变换
4.4.3 模型三维重建
4.5 带电作业目标VR电场临场感显示
4.5.1 VR电场临场感显示原理
4.5.2 典型带电作业目标显示实例
4.6 稀疏视差双目相机测量法精度实验与分析
4.6.1 实验设置与原理
4.6.2 三维运动捕捉系统测量
4.6.3 基于提出算法的测量
4.6.4 实验结果讨论与分析
第5章 总结与展望
5.1 研究工作总结
5.2 创新点
5.3 未来展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3852473
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