巡线机器人越障行为规划和运动控制的研究

来源 :中国科学院自动化研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:silent_control
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高压输电线路巡线机器人具有爬坡能力、自保护锁紧机构和刹车抱卡机构,不仅能在档间线路上行走,利用所携带的传感器对杆塔、导线、绝缘子、线路金具等进行检查,而且还能自主跨越输电线路上的防震锤、悬垂线夹、耐张线夹和引流跳线等各种障碍物,这样可以提高巡检精度,降低劳动强度、提高工作效率、节省人力资源,确保输电线路安全运行。   本文围绕双臂巡线机器人越障行为规划、运动控制等任务,对高压输电线路双臂巡线机器人的机械结构设计、控制系统开发、运动学分析、越障行为规划等问题进行了研究,主要工作和贡献如下:   第一,介绍了架空输电线路巡线机器人的研究现状以及模糊控制和遗传规划算法的研究进展,分析了国内外一些典型的巡线机器人样机的机械结构、系统功能和控制系统,总结了巡线机器人设计中所涉及的主要技术问题。   第二,详细介绍了双臂巡线机器人的机械结构设计、控制系统结构、传感器设计以及软硬件结构等。   第三,设计了基于分级行为控制器结构的越障控制系统,分析了针对各种障碍物类型的越障动作序列,提出了基于分级行为控制器结构的越障控制系统中的行为控制器设计、行为协调器设计以及评估器设计,并分析了双臂巡线机器人的运动学问题。   第四,建立了双臂巡线机器人的机体提升运动和机体转身运动的动力学简化模型,并分析了其主要控制问题,利用模糊控制方法实现了机体提升运动和机体转身运动的行为控制器设计,巡线机器人在实际输电线路上的越障实验也验证了该算法的有效性,同时分析了双臂巡线机器人其它运动的实现。   第五,提出了基于防震锤、悬垂线夹以及耐张线夹等障碍物的行为协调器设计,利用位姿空间中地图方法以及基于遗传规划的地图搜索算法,得到巡线机器人的优化路径,它是位姿空间上的一个节点序列,把该序列中的这些点在位姿空间中的坐标描述逆映射到物理空间,就可以得到物理空间的一个位置参数序列,巡线机器人按照此参数序列运动即可实现从起始点到达目标点的控制,在实际输电线路上的相关越障实验也验证了行为协调器算法的有效性。
其他文献
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是集数据收集、数据处理和数据传输于一体的复杂系统,其中,数据收集的方式和数据传输过程中的能耗管理是制约无线传感器网络应用
机器翻译通过计算机实现不同自然语言之间的转换,具有很高的应用价值。近年来,机器翻译研究取得了长足的进步,译文质量不断提高,尤其是基于神经网络的机器翻译的兴起,使得译文的流
目前国内大多数制糖企业在煮糖过程仍然依赖人工目测评估晶粒的生长情况,粗略估算各阶段晶粒的粒度、各类蔗糖颗粒百分比。针对人工目测存在自动化程度低、主观因素大的问题,本
对于智能机器人来说,可移动是一个重要的特性。随着相关技术,如电气机械技术、计算机技术、电子技术的飞速进步,移动机器人发展的硬件条件瓶颈基本被突破,包括驱动系统、计算能力
水下通信网络是通过水底传感器、无线浮标等组成,通过声音和无线电进行通信,可接入到现有的立体信息网中,从而形成真正的覆盖全球的立体信息网。由于水下传感器网络“水下监视系
支持向量机(Support Vector Machine,简称SVM)是机器学习中一种重要方法。该方法建立在统计学习理论的基础上,是结构风险最小化原则的具体实现。SVM集成了间隔最大化、核理论和
永磁同步电机(PMSM)伺服系统在工农业生产和航天技术等领域的应用十分广泛,由于其自身的结构和运行特点,PMSM的具有很多独特的优点。永磁同步电机伺服系统作为一种新型交流伺
计算机排样问题是指在在特定底料内排放衣片,使区域的利用率达到最大,鉴于衣片均是不规则二维图形,所以该计算机排版问题可抽象成二维不规则图形优化排样问题。优化排样问题
海洋是个巨大的资源宝库,也是世界上最大的地学实验室。开发和利用海洋资源对发展经济,提高国家综合实力,维护国家主权和权益,具有重要而深远的战略意义。有鉴于此,世界上多数国家
本文提出了两种能够产生多涡卷混沌吸引子的系统:1)由混沌信号驱动的二阶非线性系统,2)结合不连续饱和函数系的线性切换系统,在后者中发现了一种新型的多涡卷双螺旋吸引子。这两