TOP34线路机器人-华北科技项目可行性研究报告投资建议书.doc文档免费在线阅读

实验室条件冻雨模拟实验室雄厚专家研发团队是保证项目正常运行基础，为了保证该项目顺利实施我们已经做好了准备，全国唯冻雨模拟实验室，为导线覆冰项目实验，设备检验提供了依据，也方便了客户远程或者实地实时了解产品运行情况。

现将实验室基本情况拟阐述如下实验室名称冻雨模拟实验室实验室空间长米宽米高米实验室功能实验室最低温度摄氏度，最高可达摄氏度。

可恒定至到摄氏度。

变频可调喷淋系统。

模拟自然风级。

薄雾浓雾发生器。

绝缘子金具模拟导线及地线。

触摸屏中控系统。

观测窗。

全方位移动高清图像采集及传输系统。

合作方可远程操控观察冻雨形成覆冰实验过程。

合作方可通过远程操控观察到研制，这样会导致其动力部稳定，所以需要种能够长期保稳定控制方法。

四旋翼飞行器是种六自由度垂直升降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。

但是四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。

四旋翼飞行器结构形式如图所示。

工作原理四旋翼通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力变化，从而控制飞行器姿态和位置。

由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化用四个旋翼作为飞行直接动力源，旋翼对称分布在机体前后左右四个方向，四个旋翼处于同高度平面，且四个旋翼结构和半径都相同，旋翼和旋翼逆时针旋转，旋翼和旋翼顺时针旋转，四个电机对称安装在飞行器支架端，支上智能充电坞上进行充电等功能。

实现技术如下巡线机器人在两侧各装备个可收放旋翼，如下图所示旋翼旋翼导线制动机构滚轮滚轮张开后即形成个四旋翼无人机，可完成起降跨越障碍等功能。

结构型式四旋翼飞行器采前在线路上实验运行巡检机器人需人工安放到巡检线路上，且跨越障碍能力不强。

在此方案中，提出种新型垂直起降越障机构，可达到机器人自动上线从地面自主导航人工遥控安放到巡检线路上跨越障碍以及降落塔位置关系以及障碍本身特点来进行结构约束，识别出障碍物。

垂直起降越障机构巡线机器人在实际应用过程中需要从地面可靠地固定到输电线路上，并且能够在运行过程中跨越遇到防震锤耐张线夹悬垂线夹等各种障碍。

目是对视觉传感器摄像机采集到图像进行预处理，消除图像噪声，并采用经算法改良后算子提取图像边缘。

在边缘图像中运用霍夫变换等方法分别检测直线圆和角点等图形基元，并利用导线与障碍面上投影后会得到些相对简单图形基元，如直线圆圆弧角点等，如果能同时结合输电线路结构特点对上述图形基元进行结构约束，去除掉环境中些干扰图形基元，就可判断出障碍物存在及其类型。

障碍识别基本方法，光轴与机器人前进方向夹角约为。

该系统由摄像机采集卡嵌入式计算机等组成。

防震锤悬垂线夹耐张线夹等障碍既无丰富表面纹理，也无鲜明颜色特征，且相互铰接，因而难以分割成单独区域。

但它们在摄像机成像平。

巡线机器人采双轮结构在导线上行进，当遇到障碍时，通过轮子下方两个夹爪依次夹紧导线，抬升机器人本体，以错臂方式跨越障碍。

巡线机器人视觉系统安装在机器人下方，其中视觉传感器摄像机安装在机器人本体前端机构自由度少，机构长度尺寸小，加以采用嵌人式机械结构和高强度铝合金材料，机械结构紧凑，重量轻。

导航系统下图是单分裂输电线路结构示意图，该图显示了巡线机器人遇到典型障碍有防震锤悬垂线夹耐张线夹等在导线平面内升降和旋转。

在过障和路径转移时，通过单臂夹爪夹紧导线，另臂通过运动规划实现过障各种分解动作。

关节实现个臂交互滑移异位。

相对于国内外般采用臂及臂以上机器人技术而言，该机器人机构有如下特点轴线与绕铅垂轴回转关节轴线垂直相交，移动关节轴线与关节轴线垂直相交个小臂机构和与其相联移动关节沿导线轴向呈反对称布置。

主动滚轮完成沿直线无障碍物段行驶。

关节和关节分别实现机械臂小臂机构和大臂机构轴回转关节转轴转台和以小臂为机架末端执行器组成末端执行器是由主动滚轮和夹紧机构组成图夹紧机构是由夹杆回转副有限约束回转副和夹爪组成，且沿导线横截面对称布置绕水平轴回转关节机构个公共变长大臂机构个小臂与变长大臂间各分别有个绕铅垂轴和水平轴旋转关节组成双臂协调移动机器人机构模型。

如图所示为巡线机器人机构原理简图。

图中，个小臂操作手机构是由小臂绕水平轴回转关节绕铅垂，要求机构具有小巧紧凑轻质机械结构，且容易上下线作业和便于携带等。

根据输电线路结构特征，以及巡线作业任务要求，通过多种可行方案对比分析和对机构巧妙组合，以及样机原型反复试验和改进，提出了由小臂操作手碍物，以及末端执行器具有空间位姿调整运动从运动控制角度，要求机构自由度少机构运动学逆解可实现解藕控制，且运动控制精度高从巡线机器人系统角度，要求机构具有定负载能力，且与导线构成等电位体从应用角度，碍物，以及末端执行器具有空间位姿调整运动从运动控制角度，要求机构自由度少机构运动学逆解可实现解藕控制，且运动控制精度高从巡线机器人系统角度，要求机构具有定负载能力，且与导线构成等电位体从应用角度，要求机构具有小巧紧凑轻质机械结构，且容易上下线作业和便于携带等。

根据输电线路结构特征，以及巡线作业任务要求，通过多种可行方案对比分析和对机构巧妙组合，以及样机原型反复试验和改进，提出了由小臂操作手机构个公共变长大臂机构个小臂与变长大臂间各分别有个绕铅垂轴和水平轴旋转关节组成双臂协调移动机器人机构模型。

如图所示为巡线机器人机构原理简图。

图中，个小臂操作手机构是由小臂绕水平轴回转关节绕铅垂轴回转关节转轴转台和以小臂为机架末端执行器组成末端执行器是由主动滚轮和夹紧机构组成图夹紧机构是由夹杆回转副有限约束回转副和夹爪组成，且沿导线横截面对称布置绕水平轴回转关节轴线与绕铅垂轴回转关节轴线垂直相交，移动关节轴线与关节轴线垂直相交个小臂机构和与其相联移动关节沿导线轴向呈反对称布置。

主动滚轮完成沿直线无障碍物段行驶。

关节和关节分别实现机械臂小臂机构和大臂机构在导线平面内升降和旋转。

在过障和路径转移时，通过单臂夹爪夹紧导线，另臂通过运动规划实现过障各种分解动作。

关节实现个臂交互滑移异位。

相对于国内外般采用臂及臂以上机器人技术而言，该机器人机构有如下特点机构自由度少，机构长度尺寸小，加以采用嵌人式机械结构和高强度铝合金材料，机械结构紧凑，重量轻。

导航系统下图是单分裂输电线路结构示意图，该图显示了巡线机器人遇到典型障碍有防震锤悬垂线夹耐张线夹等。

巡线机器人采双轮结构在导线上行进，当遇到障碍时，通过轮子下方两个夹爪依次夹紧导线，抬升机器人本体，以错臂方式跨越障碍。

巡线机器人视觉系统安装在机器人下方，其中视觉传感器摄像机安装在机器人本体前端，光轴与机器人前进方向夹角约为。

该系统由摄像机采集卡嵌入式计算机等组成。

防震锤悬垂线夹耐张线夹等障碍既无丰富表面纹理，也无鲜明颜色特征，且相互铰接，因而难以分割成单独区域。

但它们在摄像机成像平面上投影后会得到些相对简单图形基元，如直线圆圆弧角点等，如果能同时结合输电线路结构特点对上述图形基元进行结构约束，去除掉环境中些干扰图形基元，就可判断出障碍物存在及其类型。

障碍识别基本方法是对视觉传感器摄像机采集到图像进行预处理，消除图像噪声，并采用经算法改良后算子提取图像边缘。

在边缘图像中运用霍夫变换等方法分别检测直线圆和角点等图形基元，并利用导线与障碍位置关系以及障碍本身特点来进行结构约束，识别出障碍物。

垂直起降越障机构巡线机器人在实际应用过程中需要从地面可靠地固定到输电线路上，并且能够在运行过程中跨越遇到防震锤耐张线夹悬垂线夹等各种障碍。

目前在线路上实验运行巡检机器人需人工安放到巡检线路上，且跨越障碍能力不强。

在此方案中，提出种新型垂直起降越障机构，可达到机器人自动上线从地面自主导航人工遥控安放到巡检线路上跨越障碍以及降落塔上智能充电坞上进行充电等功能。

实现技术如下巡线机器人在两侧各装备个可收放旋翼，如下图所示旋翼旋翼导线制动机构滚轮滚轮张开后即形成个四旋翼无人机，可完成起降跨越障碍等功能。

结构型式四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行直接动力源，旋翼对称分布在机体前后左右四个方向，四个旋翼处于同高度平面，且四个旋翼结构和半径都相同，旋翼和旋翼逆时针旋转，旋翼和旋翼顺时针旋转，四个电机对称安装在飞行器支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。

四旋翼飞行器结构形式如图所示。

工作原理四旋翼通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力变化，从而控制飞行器姿态和位置。

由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化，这样会导致其动力部稳定，所以需要种能够长期保稳定控制方法。

四旋翼飞行器是种六自由度垂直升降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。

但是四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是种欠驱动系统。

四旋翼飞行器结构形式如图所示，电机和电机逆时针旋转同时，电机和电机顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。

与传统直升机相比，四旋翼飞行器有下列优势各个旋翼对机身所施加反扭矩与旋翼旋转方向相反，因此当电机和电机逆时针旋转同时，电机和电机顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身反扭矩。

四旋翼飞行器在空间共有个自由度分别沿个坐标轴作平移和旋转动作，这个自由度控制都可以通过调节不同电机转速来实现。

基本运动状态分别是垂直运动俯仰运动滚转运动偏航运动前后运动侧向运动。

在图中，电机和电机作逆时针旋转，电机和电机作顺时针旋转，规定沿轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。

垂直运动垂直运动相对来说比较容易。

在图中，因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身反扭矩，当同