高壓輸電線路除冰機器人視覺引導技術研究.pdf

1、高壓輸電線路覆冰和積雪常會引起線路斷線、倒桿、跳閘、絕緣子閃絡、通信中斷及設備污閃等電力事故，而往往一次電力事故將伴隨著巨大經濟損失和社會安定等問題。傳統(tǒng)解決輸電線路覆冰和積雪的方法是采用人工上線除冰或直流融冰等技術。這兩種方法都存在著較大的缺點，即需要中斷正常的電力傳輸，而且人工除冰也直接影響著除冰人員的生命安全。因此，研制一種安全新型、長時間不間斷在線運行、高效低成本的電力特種作業(yè)機器人，已成為世界各國的研究重點。為此本論文在國家科

2、技支撐項目的支持下，開展了高壓輸電線路除冰機器人的研究。
　　 首先，本文介紹了冰雪等惡劣自然災害對高壓輸電線電力傳輸帶來的嚴重破壞;并分析了針對該問題國內外研制的高壓輸電線路特種作業(yè)機器人的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向;其中主要研究了巡線機器人和除冰機器人研究現(xiàn)狀，以及研究重點及難點。
　　 其次，結合我國高壓輸電線路特種作業(yè)機器人運行的特殊環(huán)境，以及世界各國研究巡線、除冰機器人中較成熟的設計方案，開發(fā)了一種三臂式越障除冰機器人

3、。詳細介紹了該型機器人的機電系統(tǒng)組成、軟件系統(tǒng)結構，對軟件系統(tǒng)使用說明進行了詳細介紹。
　　 第三，研究了三臂除冰機器人系統(tǒng)的機械傳動結構，使用常用的D-H運動學建模方法，建立三臂式除冰機器人機械臂的運動學模型，求出其逆運動學解析式。另外，考慮越障能力是衡量本除冰機器人性能的重要指標，將以跨越防震錘為例，詳細介紹三臂式除冰機器人的越障流程。
　　 第四，提出了一種基于電纜線紋理特征的電纜線定位算法。由于電纜線是由多股導線

4、纏繞而成，因此表面紋理明顯。獲取電纜線的位置可以通過Gabor變換將電纜線從背景中提取出來，再經過霍夫變換檢測出線的位置。該算法主要應用在機器人三個機械臂跨越障礙物和機械臂回位對中自動控制中。
　　 最后，提出了一種基于雙目視覺電纜線三維重建算法。在第四章中提到的電纜線定位問題，是解決了機械臂與電纜線局部定位及對中問題。而在實際應用中，如果能夠得到電纜線的全局位置信息，將為機器人在線穩(wěn)定可靠運行提供重要的依據。經過試驗證明，該算