爬杆式配网智能验电接地机器人的作业控制方法 被引量：3

1

作者 刘卓 樊绍胜 《电力学报》 2023年第3期173-185,共13页

为解决配电网人工验电、接地工作繁重且危险的问题,设计了一种轮式爬杆验电接地机器人。针对机器人攀爬锥形电杆存在的姿态不平和打滑现象,提出了一种基于复合模糊PID的顶升调平控制方法,保证了机器人爬杆的稳定性。分析了不同攀爬速度... 为解决配电网人工验电、接地工作繁重且危险的问题,设计了一种轮式爬杆验电接地机器人。针对机器人攀爬锥形电杆存在的姿态不平和打滑现象,提出了一种基于复合模糊PID的顶升调平控制方法,保证了机器人爬杆的稳定性。分析了不同攀爬速度对机器人控制效果的影响,将机器人攀爬速度设计在合理区间。采用YOLOX视觉检测算法对接地环进行目标检测与定位,整体识别率达到95%以上;通过深度相机得到接地环的深度信息,整体识别精度可达到2 cm以内。提出了基于关节电机位置、速度、力矩的三环控制方法,解决了机器人验电精度不高和抓取接地环不稳固的问题。最后完成了机器人样机研制,并在10 kV配网现场进行了爬杆和验电接地试验。该项目设计的机器人作业控制方法有效性和实用性较高,可在同类工程推广应用,也为同类研究提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 配电网 智能 验电接地 爬杆机器人 顶升调平控制 目标检测 三环控制

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爬杆机器人动力学仿真及其驱动转矩控制研究

2

作者 罗刚 何涛 +2 位作者 许博 赵凯平 王顺 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第5期781-789,共9页

为改善爬杆机器人驱动性能,结合机器人虚拟样机与动力学仿真,提出一种前馈补偿与PID调节优化驱动转矩波动的复合控制方法。在ADAMS中建立机器人多体动力学模型,进行了攀爬运动仿真;在Simulink中搭建了PID控制系统,调节夹块位移量;依据... 为改善爬杆机器人驱动性能,结合机器人虚拟样机与动力学仿真,提出一种前馈补偿与PID调节优化驱动转矩波动的复合控制方法。在ADAMS中建立机器人多体动力学模型,进行了攀爬运动仿真;在Simulink中搭建了PID控制系统,调节夹块位移量;依据夹持传动的“力矩-位移”数学模型,建立了含有前馈补偿的复合控制系统。由联合仿真可知,采用单一PID控制的机器人,提高夹块位移控制精度会引起驱动转矩波动的增加;复合控制减少了驱动转矩的波动,且驱动转矩的调整幅值比PID控制降低了约24.7%,提高了机器人在攀爬运动中驱动系统的输出效能。 展开更多

关键词 爬杆机器人 联合仿真 PID控制 转矩波动优化

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用于水泥电杆爬杆的仿生机器人设计 被引量：1

3

作者 陈明豪 王卓 +2 位作者 孙亚楠 杨皓宇 刘晓阳 《科技创新与生产力》 2023年第1期88-90,95,共4页

针对配电带电作业和生产生活中存在的大量爬杆作业的需求,本文设计了一款适合电力作业、能够在杆上攀爬的仿生爬杆机器人,提出了其总体设计思想,介绍了其设计要点、运动原理、总体设计、传动装置结构方案,并结合5G技术实现了低延时传输... 针对配电带电作业和生产生活中存在的大量爬杆作业的需求,本文设计了一款适合电力作业、能够在杆上攀爬的仿生爬杆机器人,提出了其总体设计思想,介绍了其设计要点、运动原理、总体设计、传动装置结构方案,并结合5G技术实现了低延时传输与电气控制,最终实现了仿生爬杆机器人自主爬杆,从而在其达到指定高度之后开展部分电网检修工作。 展开更多

关键词 仿生机械 爬杆机器人 带电作业 电杆 电网 电气控制 低延时

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基于SolidWorks爬杆机器人自锁抱柱装置研究设计 被引量：1

4

作者 杨昊 汪威 +4 位作者 汤亮 董欣 边云鹏 顾杰 郭雨宏 《机电工程技术》 2022年第4期135-138,219,共5页

随着输电线塔、桥梁缆索、罐道钢丝绳等竖直杆体的普遍应用,其工作环境复杂而配套的检测维护设施却极不完善。工作人员携带检测维护设备攀爬至高处进行作业仍然是目前主要采取的检测维护方式,而每年因高空作业引发的安全问题愈加难以忽... 随着输电线塔、桥梁缆索、罐道钢丝绳等竖直杆体的普遍应用,其工作环境复杂而配套的检测维护设施却极不完善。工作人员携带检测维护设备攀爬至高处进行作业仍然是目前主要采取的检测维护方式,而每年因高空作业引发的安全问题愈加难以忽视。针对现有的爬杆检测维护机器人进行综合分析,在现有成果的基础上提出了设计一种成本低廉、用途广泛的爬杆自锁抱柱功能模块。基于SolidWorks软件仿真设计了爬杆机器人自锁抱柱装置,实现自动化抱柱与自锁动作,可对竖直杆体进行沿杆轴向运动与绕杆周向运动,能够通过搭载各类维护装置代替人工进行大量重复的高空作业。结果显示所设计的爬杆机器人自锁抱柱装置强度足够、额定载重满足当前多数检测维护设备的重量要求。 展开更多

关键词 攀爬作业 检测维护 爬杆机器人

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电力系统高空作业爬杆机器人结构设计与性能分析 被引量：1

5

作者 丁述勇 丁文洁 +1 位作者 沈宏丞 张征 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2022年第3期284-289,共6页

为解决目前电力系统高空作业危险性高、自动化程度低的问题,设计了一种电力系统高空作业爬杆机器人。首先,根据电杆参数与实际作业情况确定爬杆机器人总体设计参数,通过蠕动式爬升与夹持式固定相结合实现爬杆功能,其主体包括升降结构和... 为解决目前电力系统高空作业危险性高、自动化程度低的问题,设计了一种电力系统高空作业爬杆机器人。首先,根据电杆参数与实际作业情况确定爬杆机器人总体设计参数,通过蠕动式爬升与夹持式固定相结合实现爬杆功能,其主体包括升降结构和抱夹结构,均由电机驱动,使用碳纤维复合材料零部件替换简单金属部件以实现轻量化设计;然后,对其攀爬性能与夹持性能进行研究,分析其攀爬运动步态与控制方式;最后,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对抱夹结构进行仿真模拟,对爬杆机器人的关键性部件进行仿真。实验结果表明:爬杆机器人应力分布较为均匀,应变较小,符合设计要求,可为进一步改进设计方案提供参考。 展开更多

关键词 高空作业 爬杆机器人 升降结构 抱夹结构 有限元分析

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磁力吸附爬柱机器人磁吸附单元磁路设计分析

6

作者 王战中 赵童 +1 位作者 杜启鑫 张明亮 《计算机应用与软件》 北大核心 2022年第6期322-328,共7页

为减少爬柱机器人磁吸附装置所占空间及机器人的重量,基于Halbach永磁阵列提出一种双层上下对顶式磁路设计模型。采用1块永磁铁(2 cm×4 cm×1 cm),并将其沿厚度方向平分,上方半块永磁铁磁化方向是从上到下为N到S极,下方半块永... 为减少爬柱机器人磁吸附装置所占空间及机器人的重量,基于Halbach永磁阵列提出一种双层上下对顶式磁路设计模型。采用1块永磁铁(2 cm×4 cm×1 cm),并将其沿厚度方向平分,上方半块永磁铁磁化方向是从上到下为N到S极,下方半块永磁铁在长度方向再分别平分为5片、10片、15片、20片、25片、30片、35片,并对各组分片采用Halbach阵列排布,构成7种排列模型。通过Ansoft软件对这7种排列模型进行磁吸附力仿真分析,进而确定最佳分片数目及Halbach阵列排布。仿真结果说明:在同等的永磁铁体积下,下方分为15片永磁铁块并呈三个Halbach阵列连续排布时,磁吸附力最大为551.58 N,是1整块永磁铁磁吸附力(166.17 N)的约3.5倍。以此为依据进行爬柱机器人样机设计,能有效控制机器人的体积和重量。 展开更多

关键词 HALBACH阵列 双层上下对顶式 磁路设计 爬柱机器人 磁吸附单元

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关节-轮式爬杆机器人多姿态力学模型与稳定性研究 被引量：6

7

作者 杨书建 侯宇 卢蒙 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第3期254-257,共4页

现有的爬杆机器人在研究中常侧重于越障能力或负载能力某一方面,无法同时满足实际生产对这两方面提出的高要求,为此设计了一种新型关节-轮式爬杆机器人,兼具了轮式机器人较强的负载能力和关节式机器人良好的越障能力。建立了爬杆机器人... 现有的爬杆机器人在研究中常侧重于越障能力或负载能力某一方面,无法同时满足实际生产对这两方面提出的高要求,为此设计了一种新型关节-轮式爬杆机器人,兼具了轮式机器人较强的负载能力和关节式机器人良好的越障能力。建立了爬杆机器人在轴向、周向、翻转运动姿态下的整体力学模型和基于稳态侧偏理论的弹性车轮力学模型,研究了夹紧力对运动方向和稳定性的影响。根据理论计算结果,在ADAMS中对爬杆机器人虚拟样机进行动力学仿真,实现了三种姿态下的稳定运动,验证了机器人设计及力学模型的正确性。 展开更多

关键词 关节-轮式爬杆机器人 稳态侧偏理论 稳定性 虚拟样机

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基于单片机的拟人爬杆机器人设计实现 被引量：3

8

作者 藕艳萍 史建国 +1 位作者 张捷 孟瑞 《工业技术创新》 2020年第5期38-45,共8页

为了更好地应对斜拉桥钢索检查和维修工作,设计一种基于单片机的拟人爬杆机器人。设计了抓手、上下底座机械结构,针对步进电机及其驱动模块进行了选型,为保障爬杆手臂系统顺利升降,以STC89C52单片机作为控制核心,以步进电机作为执行机构... 为了更好地应对斜拉桥钢索检查和维修工作,设计一种基于单片机的拟人爬杆机器人。设计了抓手、上下底座机械结构,针对步进电机及其驱动模块进行了选型,为保障爬杆手臂系统顺利升降,以STC89C52单片机作为控制核心,以步进电机作为执行机构,通过对舵机的控制实现抓手握住爬杆的稳定性,并辅以限位模块提高系统安全性。经测试,拟人爬杆机器人整体结构稳定,可附带重量为2.5 kg的设备,爬升速度可达1.2 m/min。拟人爬杆机器人攀爬动作灵活、迅速、准确,可以使检查人员免于受到高空作业危险性的影响,具有较强的实用性。 展开更多

关键词 拟人爬杆机器人 斜拉桥 步进电机 爬杆手臂 单片机

原文传递

双爪式爬杆机器人的夹持性能分析 被引量：32

9

作者 江励 管贻生 +3 位作者 周雪峰 杨铁牛 苏满佳 吴鸿敏 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期34-40,共7页

双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆... 双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆杆时的夹持力封闭性问题,对封闭性进行论证。分别分析机器人进行平面攀爬和空间攀爬时对支撑端夹持器产生的负载形式,建立其力平衡模型。基于该模型,计算夹持器的各种尺寸参数对夹持性能的影响,并对计算结果进行系统的分析。通过几组攀爬夹持试验对提出的夹持模型进行验证。结果对夹持器的设计和攀爬安全性的保证具有重要的参考和指导意义。 展开更多

关键词 爬杆机器人 抓夹安全性 夹持力封闭 力平衡模型 夹持器设计

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一种新型的气动爬杆机器人 被引量：15

10

作者 李晨景 施虎 +2 位作者 何彬 陶劲羽 汪已森 《液压与气动》 北大核心 2019年第3期38-42,共5页

随着人工智能技术的迅速发展,各类智能机器人的研究也越来越受到人们关注。面向实际生活和工业应用中存在大量爬杆作业的需求,在分析现有爬杆机器人在实际应用中所存在问题的基础上,设计了一款能够快速攀上固定高台的新型气动驱动机器... 随着人工智能技术的迅速发展,各类智能机器人的研究也越来越受到人们关注。面向实际生活和工业应用中存在大量爬杆作业的需求,在分析现有爬杆机器人在实际应用中所存在问题的基础上,设计了一款能够快速攀上固定高台的新型气动驱动机器人。该机器人利用双作用气缸为主要执行元件,通过设计六连杆机构对圆柱杆进行夹紧,通过气缸提升实现机器人的爬杆动作,然后通过摩擦轮带动机器人旋转上台进行工作。首先对机器人进行了结构设计和建模,再通过COMSOL软件分析主要零件的力学性能,并在AMESim软件中完成提升和夹紧机构的运动仿真。分析结果表明,该气动爬杆机器人能够满足快速爬杆的要求。 展开更多

关键词 爬杆机器人 结构设计 连杆机构 气动系统

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双手爪爬杆机器人对杆件的位姿检测与自主抓夹 被引量：10

11

作者 胡杰 管贻生 +2 位作者 吴品弘 苏满佳 张宏 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期569-575,共7页

为实现5自由度平面构型的双手爪爬杆机器人Climbot对目标杆件的自主抓夹,提出一种基于2D激光扫描测距仪的杆件位姿检测和自主抓夹方法.首先根据Climbot的平面构型,给出了机器人在两圆杆间过渡时的特殊位姿约束条件.再摆动夹持器使得安... 为实现5自由度平面构型的双手爪爬杆机器人Climbot对目标杆件的自主抓夹,提出一种基于2D激光扫描测距仪的杆件位姿检测和自主抓夹方法.首先根据Climbot的平面构型,给出了机器人在两圆杆间过渡时的特殊位姿约束条件.再摆动夹持器使得安装在上面的激光传感器可以用扫描的方式获取目标杆件上若干中心点位置,并将其拟合出杆件的空间直线方程,即杆件位姿.并基于直线方程,规划出了满足过渡约束条件的自主抓夹运动.最后通过实验分析了杆件中心点位置的检测误差,以及所求杆件位姿相对于实际杆件和Climbot夹持器坐标系的角度误差.相对于杆件尺寸以及夹持器张合度,上述误差均可接受.本文方法能够准确地检测目标杆件的位置信息,并给出合理的抓夹运动规划. 展开更多

关键词 爬杆机器人 杆件位姿检测 自主抓夹 2D激光扫描测距仪

原文传递

继电器控制的爬杆机器人 被引量：8

12

作者 陈俊龙 张美琴 +1 位作者 盛刚 陈俊华 《机电工程》 CAS 2005年第9期46-50,共5页

为了制作既能爬杆又能按规定投球的机器人,设计并试制了气动机器人。阐述了它的结构、动作原理、电器控制原理和各种特点。该机器人通过继电器和棘轮机构进行控制,其设计独特,在实际运行中,具有动作可靠、投球准确,还有结构紧凑和投资... 为了制作既能爬杆又能按规定投球的机器人,设计并试制了气动机器人。阐述了它的结构、动作原理、电器控制原理和各种特点。该机器人通过继电器和棘轮机构进行控制,其设计独特,在实际运行中,具有动作可靠、投球准确,还有结构紧凑和投资低的特点。 展开更多

关键词 爬杆机器人 控制原理

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面向电力施工机器人的图像识别与处理技术研究 被引量：4

13

作者 龚向阳 杨跃平 +2 位作者 张明达 王思谨 江炯 《电子设计工程》 2023年第5期107-110,115,共5页

针对电力爬杆机器人在攀爬过程中捕捉的视频与图像处理问题,文中开展了相关的技术研究。在对所采集到的数据信息进行预处理的基础上,通过损伤定位确定机器人在电杆上的位置。提取目标图像与样本图像的差异特征,将灰度不同的两类图像进... 针对电力爬杆机器人在攀爬过程中捕捉的视频与图像处理问题,文中开展了相关的技术研究。在对所采集到的数据信息进行预处理的基础上,通过损伤定位确定机器人在电杆上的位置。提取目标图像与样本图像的差异特征,将灰度不同的两类图像进行组合并产生二值图像,以适用于不同灰度值图像之间的识别。对分割后的图像进行缺陷提取,采用形态学方法去除干扰信息、用描述子对区域进行描述,并通过判别函数将特征空间分为不同类别的子空间。实验分析结果表明,该方法的检测准确率可达95%以上,且压缩比较大、处理时间较短,因此其具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 图像识别 爬杆机器人 特征提取 阈值分割

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气动爬杆机器人的研制 被引量：7

14

作者 沈孝芹 张蔚波 +2 位作者 张凤琴 于复生 宿孝庆 《机电产品开发与创新》 2009年第1期23-24,共2页

针对市政工程中需要大量的爬杆作业等的需求,研制了一种基于气动元件的爬杆机器人。该机器人应用四只两种类型的气缸实现机器人的爬杆作业,机器人本体应用红外遥控驱动的单片机控制。该机器人载重可达10kg,可广泛替代人工应用到市政爬... 针对市政工程中需要大量的爬杆作业等的需求,研制了一种基于气动元件的爬杆机器人。该机器人应用四只两种类型的气缸实现机器人的爬杆作业,机器人本体应用红外遥控驱动的单片机控制。该机器人载重可达10kg,可广泛替代人工应用到市政爬杆作业中。 展开更多

关键词 气动 爬杆机器人 单片机 红外遥控

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具有爬杆功能的输电线路状态监测机器人研究与设计 被引量：7

15

作者 任新新 曹博源 +2 位作者 陈涛涛 刘能 樊绍胜 《电力学报》 2017年第1期57-63,共7页

目前输电线路的监测任务主要由人攀爬输电杆柱完成,这种监测工作劳动强度大,工作效率低,并缺乏准确的检测手段。为此对一种爬杆机器人进行了研究和设计,借以代替人攀爬杆柱完成对输电线路导线和绝缘子的监测任务。通过分析爬杆机器人的... 目前输电线路的监测任务主要由人攀爬输电杆柱完成,这种监测工作劳动强度大,工作效率低,并缺乏准确的检测手段。为此对一种爬杆机器人进行了研究和设计,借以代替人攀爬杆柱完成对输电线路导线和绝缘子的监测任务。通过分析爬杆机器人的运动状态,完成了机器人的运动学分析和控制。同时采用模糊控制方法对爬行状态中的机器人进行轨迹纠偏,确保机器人可以按照预定轨迹完成爬行任务。最终由机器人携带的云台完成对输电线路的监测任务,并通过图像处理方法完成对输电线路导线及绝缘子监测工作。实验结果表明,该机器人可在杆柱上平稳运行并完成相关监测工作,具有较大的推广应用价值。 展开更多

关键词 输电线路 爬杆机器人 状态监测 模糊控制 图像处理

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一种具有越障功能爬杆机器人的设计 被引量：3

16

作者 李诗朕 周扬理 +2 位作者 王国栋 丁睿 贺连升 《机电工程技术》 2020年第8期124-126,共3页

我国电缆网络分布较广,电线杆检修多靠人工携带检修设备攀爬检修,检修难度大、劳动强度高、条件艰苦。现有的爬杆机器人大多仅能完成攀爬动作,无法跨越障碍物,因此基于SolidWorks软件设计了一种具有越障功能的爬杆机器人。该机器人通过... 我国电缆网络分布较广,电线杆检修多靠人工携带检修设备攀爬检修,检修难度大、劳动强度高、条件艰苦。现有的爬杆机器人大多仅能完成攀爬动作,无法跨越障碍物,因此基于SolidWorks软件设计了一种具有越障功能的爬杆机器人。该机器人通过上、中、下三部分夹紧装置的交替动作实现爬升与越障,采用蜗轮蜗杆减速器、丝杠等机构实现夹紧、爬升的自锁,使用传感器代替纯机械结构准确地控制各项动作,并能够搭载检修设备,代替人工,实现对电力线路的检测与维护。 展开更多

关键词 爬杆机器人 越障 自锁

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一种杆类维修和清洁爬杆机器人设计

17

作者 王伟 李雄 符国通 《价值工程》 2022年第29期112-114,共3页

本文针对爬杆自动化机器人采取模块化设计的方法,将爬杆机器人分成两个主要模块:传动分析模块设计,以及松开和夹紧模块设计。通过比较,对于主要机构的选择,其夹持式机械选用柔性的抱爪,而传动方式选用苏格兰轭机构。使机器人整体结构轻... 本文针对爬杆自动化机器人采取模块化设计的方法,将爬杆机器人分成两个主要模块:传动分析模块设计,以及松开和夹紧模块设计。通过比较,对于主要机构的选择,其夹持式机械选用柔性的抱爪,而传动方式选用苏格兰轭机构。使机器人整体结构轻巧紧凑,得到的机器人具有良好的机动反应能力和较强适应能力。 展开更多

关键词 爬杆机器人 夹紧与松开机构 变直径杆

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一种自锁式爬杆机器人的设计与分析 被引量：13

18

作者 王才东 范国锋 +1 位作者 王新杰 汤一明 《机械传动》 CSCD 北大核心 2015年第10期60-63,共4页

针对传统爬杆机器人携带重物能力有限,故障后易造成意外伤害等问题,应用自锁原理设计一种新型自锁式爬杆机器人。介绍了机器人的结构设计方案与工作原理,进行了机器人的自锁条件分析、载重能力计算和运动稳定性分析。在此基础上,对机器... 针对传统爬杆机器人携带重物能力有限,故障后易造成意外伤害等问题,应用自锁原理设计一种新型自锁式爬杆机器人。介绍了机器人的结构设计方案与工作原理,进行了机器人的自锁条件分析、载重能力计算和运动稳定性分析。在此基础上,对机器人在变直径圆柱杆上爬行过程的控制方法进行分析。分析结果表明,设计的机器人能够携带重物在变直径圆柱杆上稳定爬行,满足电线杆高空作业要求。 展开更多

关键词 爬杆机器人 自锁条件 变直径圆柱杆

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一种爬杆机器人的结构设计与性能分析 被引量：11

19

作者 鲍秀兰 王琳涛 +3 位作者 黄家运 甘地 皇甫季璇 毛金城 《机械传动》 CSCD 北大核心 2017年第8期62-66,共5页

针对城市杆状建筑的清洗和维护问题,设计了一种新型爬杆机器人,采用一个驱动机构完成了移动和夹持两种功能。研究了爬杆机器人在攀爬过程中的步态,并建立了爬杆机器人的虚拟样机,利用多刚体动力学仿真软件ADAMS完成了机器人攀爬过程的仿... 针对城市杆状建筑的清洗和维护问题,设计了一种新型爬杆机器人,采用一个驱动机构完成了移动和夹持两种功能。研究了爬杆机器人在攀爬过程中的步态,并建立了爬杆机器人的虚拟样机,利用多刚体动力学仿真软件ADAMS完成了机器人攀爬过程的仿真,分析了机器人攀爬过程中的位移、电机转矩与机械手夹持力的变化情况。仿真结果表明,机器人能够按照预定方向完成平稳的运动,电机转矩有一定波动但不影响机器人的攀爬稳定性。通过仿真分析可知,单侧机械手与灯杆之间平均接触力大小约为32.4 N,机器人对灯杆直径变化有一定的适应能力。 展开更多

关键词 爬杆机器人 步态分析 虚拟样机 动力学仿真

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