多单元巡线机器人的结构改进与视觉识别控制

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机器人在社会生活生产发挥着越来越重要的作用,高压输电线路需要定期巡检,而高压线路环境十分复杂,因此输电线路巡检机器人的应用设计对代替人力巡检,保证巡检效率有很大的意义。巡线机器人在线路工作时需要跨越电力金具,进行线路巡检,需要机械结构、传感器系统以及控制方法的协调配合完成工作。本文以通过对现有多单元巡线机器人进行机械结构改进、电力金具的视觉识别以及控制系统的设计,并进行样机的实验验证,保证巡线机器人能完成基本的巡线工作。论文进行的研究工作具体如下:(1)改进机器人不合理的机械结构,设计新的行走夹持机构。通过对现有巡检机器人的机械结构进行分析,找出导致线上行走与越障产生问题的不合理结构。对机器人的手臂结构、平行四边形结构进行了改进,并进行四边形结构的合理性分析。设计了一种剖分式挂线行走夹持机构,将机器人单侧挂线变为双侧挂线,对改进完成的巡线机器人进行三维建模仿真。(2)进行输电线路的障碍识别,通过分析线路环境与机器人工作时需要进行障碍物的视觉识别。首先对障碍识别进行了基于几何特征的识别方法与基于分类器识别方法的比较,确定采用SVM的分类器方法实现障碍识别。对主要电力金具进行了 HOG特征的提取,并采用SVM方法进行分类器的训练,完成对防震锤、悬垂绝缘子串等金具的识别,同时通过提出灰度值比的实验方法,进行了机器人的转向越障识别。(3)对改进后的巡线机器人进行控制系统的设计,并进行机器人机械传动部分数学模型的建立。对机器人跨越不同金具所要完成的动作以及对应电机的执行状态进行规划,并提出了基于行为树的越障控制,完成机器人运动的的控制程序编写。(4)将加工完成的新行走夹持机构与机器人装配搭建实验平台,进行机器人的越障实验。通过样机实验修改控制程序的问题,选择合理的参数完成实验。
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