【正文】 電機伺服控制單元。 　　規(guī)劃級通過RS232與直接控制級進行通信，指示控制級完成指令規(guī)定的運動軌跡。 規(guī)劃層由嵌入式計算機系統(tǒng)、控制輸入裝置（檢修、調(diào)試用控制面板）、圖像采集卡、I/O板卡及無線收發(fā)裝置等組成。（6）傾向運動：在圖f中，由于結(jié)構(gòu)對稱，所以傾向飛行的工作原理與前后運動完全一樣。在圖e中，增加電機3轉(zhuǎn)速，使拉力增大，相應(yīng)減小電機1轉(zhuǎn)速，使拉力減小，同時保持其它兩個電機轉(zhuǎn)速不變，反扭矩仍然要保持平衡。旋翼轉(zhuǎn)動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉(zhuǎn)動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個旋翼中的兩個正轉(zhuǎn)，兩個反轉(zhuǎn)，且對角線上的來年各個旋翼轉(zhuǎn)動方向相同。為了不因為旋翼轉(zhuǎn)速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變，旋翼1與旋翼3轉(zhuǎn)速該變量的大小應(yīng)相等。在圖中，因有兩對電機轉(zhuǎn)向相反，可以平衡其對機身的反扭矩，當同時增加四個電機的輸出功率，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，當總拉力足以克服整機的重量時，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時減小四個電機的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實現(xiàn)了沿z軸的垂直運動。四旋翼飛行器在空間共有6個自由度（分別沿3個坐標軸作平移和旋轉(zhuǎn)動作），這6個自由度的控制都可以通過調(diào)節(jié)不同電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。四旋翼飛行器是一種六自由度的垂直升降機，因此非常適合靜態(tài)和準靜態(tài)條件下飛行。 1. 結(jié)構(gòu)型式四旋翼飛行器采用四個旋翼作為飛行的直接動力源，旋翼對稱分布在機體的前后、左右四個方向，四個旋翼處于同一高度平面，且四個旋翼的結(jié)構(gòu)和半徑都相同，旋翼1和旋翼3逆時針旋轉(zhuǎn)，旋翼2和旋翼4順時針旋轉(zhuǎn)，四個電機對稱的安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安放飛行控制計算機和外部設(shè)備。 垂直起降/越障機構(gòu) 巡線機器人在實際應(yīng)用過程中需要從地面可靠地固定到輸電線路上，并且能夠在運行過程中跨越遇到的防震錘、耐張線夾、懸垂線夾等各種障礙?！》勒疱N、懸垂線夾、耐張線夾等障礙既無豐富的表面紋理,也無鮮明的顏色特征，且相互鉸接，因而難以分割成單獨的區(qū)域。 導航系統(tǒng)下圖1是220 kV 單分裂輸電線路的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖顯示了巡線機器人遇到的典型障礙有防震錘、懸垂線夾、耐張線夾等。關(guān)節(jié)4和關(guān)節(jié)5分別實現(xiàn)機械臂（小臂機構(gòu)和大臂機構(gòu)）在導線平面內(nèi)的升降和旋轉(zhuǎn)。根據(jù)輸電線路的結(jié)構(gòu)特征, 以及巡線作業(yè)的任務(wù)要求, 通過多種可行方案的對比分析和對機構(gòu)的巧妙組合, 以及樣機原型的反復試驗和改進, 提出了由2小臂操作手機構(gòu)、1個公共的變長大臂機構(gòu)、2個小臂與變長大臂間各分別有1個繞鉛垂軸和水平軸旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)組成的雙臂協(xié)調(diào)移動的機器人機構(gòu)模型。公司下設(shè)質(zhì)量檢驗部對外協(xié)零件嚴格把關(guān)驗收，再由裝配部進行調(diào)試安裝。5) 機器人供電系統(tǒng)負責為巡線機器人供電，采用2種創(chuàng)新技術(shù)解決。實現(xiàn)上述功能的巡線機器人需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有：1) 線上行走/攀爬機構(gòu)完成機器人沿輸電線路行走/攀爬的功能，并能跨越防震錘等較小障礙物。5) 機器人供電系統(tǒng)負責為巡線機器人供電，采用2種創(chuàng)新技術(shù)解決。實現(xiàn)上述功能的巡線機器人需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有：1) 線上行走/攀爬機構(gòu)完成機器人沿輸電線路行走/攀爬的功能，并能跨越防震錘等較小障礙物。 在故障情況下, 防止機器人摔落。但機械機構(gòu)是整個系統(tǒng)的核心技術(shù), 是目前制約巡線機器人走向?qū)嵱没恼系K之一。三、 項目的理論和實踐依據(jù)1. 項目研究內(nèi)容的原理簡述 機器人完成一次巡檢任務(wù)的工作過程為： 首先通過絕緣斗臂車或人工爬到線塔上吊裝的方式將機器人安裝到相線上； 然后地面監(jiān)控計算機發(fā)出開機控制命令, 機器人本體計算機在接收到運行命令后，驅(qū)動機器人沿輸電線行走。如武漢大學研制的架空高壓輸電線路自動爬行機器人如圖4所示。該機器人靠輪式行走機構(gòu)實現(xiàn)了在直線線路段的穩(wěn)定行走。如：日本東京電力公司研制的光纖復合架空地線巡檢機器人如圖l所示。從國內(nèi)外巡檢機器人的發(fā)展來看，用于巡檢機器人的行走機構(gòu)主要有步進式行走機構(gòu)和輪式行走機構(gòu)。傳統(tǒng)的人工巡檢方法不僅工作量大而且條件艱苦，特別是對山區(qū)和跨越大江大河的輸電線路的巡檢，存在很大的困難，甚至有一些巡檢項目靠常規(guī)方法難以完成，因此，利用機器人進行自動巡線成為保障線路安全運行的一種必要手段。輸電線路智能巡線機器人華北電網(wǎng)有限公司科技項目可行性研究報告二〇一二年十月一、 目的和意義電能傳輸必須依靠高壓輸電線路。國內(nèi)外目前見諸報道的輸電線路機器人，都是功能單一型機器人，要么只能巡線，要么只能除冰。步進式行走機構(gòu)通過多只手臂的交替移動完成在線爬行，行走移動為間斷式，其移動速度緩慢，效率低。它采用兩輪同時驅(qū)動行走機構(gòu)實現(xiàn)在線行走，這種機器人行走機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動力矩大的特點。日本Hideo Nakamura等人開發(fā)的蛇形巡檢機器人如圖3所示。該機器人通過一對傘形輪來現(xiàn)行走。 行走過程中, 檢測裝置不斷檢測前方障礙物的情況, 同時高速球攝像機對線路進行拍攝, 拍到的圖像通過無線設(shè)備實時傳輸?shù)降孛婀ぷ骰? 地面工作基站對線路情況進行判斷, 決定是否對線路實施維護。巡線機器人對機械結(jié)構(gòu)的要求有: ( 1) 從機構(gòu)運動學角度要求機構(gòu)能實現(xiàn)滾動、蠕動、跨越和避讓輸電線路上的各種障礙物, 并且末端執(zhí)行器能夠進行空間位置姿態(tài)的靈活調(diào)整。( 4) 從運動控制的角度要求機構(gòu)的自由度盡量少, 能實現(xiàn)解耦控制, 并且具有符合要求的控制精度。2) 導航系統(tǒng)采用圖像和無線通訊相結(jié)合的方式完成導航，完成機器人上線、越障及自動/人工控制充電等功能。6) 塔上智能充電塢借鑒軍事上應(yīng)用成熟的加油機技術(shù)，獨創(chuàng)塔上充電塢，完成機器人充電，避免人工更換電池。2) 導航系統(tǒng)采用圖像和無線通訊相結(jié)合的方式完成導航，完成機器人上線、越障及自動/人工控制充電等功能。6) 塔上智能充電塢借鑒軍事上應(yīng)用成熟的加油機技術(shù)，獨創(chuàng)塔上充電塢，完成機器人充電，避免人工更換電池。采用此方式可節(jié)約大量固定資產(chǎn)的投入。 如圖所示為巡線機器人機構(gòu)的原理簡圖。在過障和路徑轉(zhuǎn)移時, 通過單臂夾爪夾緊導線, 另一臂通過運動規(guī)劃實現(xiàn)過障的各種分解動作。巡線機器人采雙輪結(jié)構(gòu)在導線上行進，當遇到障礙時，通過輪子下方兩個夾爪依次夾緊導線，抬升機器人本體，以錯臂的方式跨越障礙。但它們在攝像機成像平面上投影后會得到一些相對簡單的圖形基元，如直線、圓(圓弧) 、角點等，如果能同時結(jié)合輸電線路結(jié)構(gòu)特點對上述圖形基元進行結(jié)構(gòu)約束，去除掉環(huán)境中一些干擾的圖形基元，就可判斷出障礙物的存在及其類型。目前在線路上實驗運行的巡檢機器人需人工安放到巡檢線路上，且跨越障礙能力不強。四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)形式如圖所示。但是四旋翼飛行器只有四個輸入力，同時卻有六個狀態(tài)輸出，所以它又是一種欠驅(qū)動系統(tǒng)?；具\動狀態(tài)分別是：（1）垂直運動；（2）俯仰運動；（3）滾轉(zhuǎn)運動；（4）偏航運動；（5）前后運動；（6）側(cè)向運動。當外界擾動量為零時，在旋翼產(chǎn)生的升力等于飛行器的自重時，飛行器便保持懸停狀態(tài)。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，產(chǎn)生的不平衡力矩使機身繞