【正文】 兩塔之間工作。 國內(nèi)巡線機器人的研究始于 20 世紀 90 年代末。 山東交通學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 研究的目的與意義 目前電力機器人已在多個領(lǐng)域中應(yīng)用，它的智能化推動著它在應(yīng)用領(lǐng)域的市場前景將是越來越廣，它在多種場合發(fā)揮著作用，如變電站，高壓線路中等等。貴州省凱里供電局研制的變電站智能電力機器人，根據(jù)操作人員在基站的任務(wù)操作或預先設(shè)定任務(wù)，操作人員只需通過后臺基站計算機收到的實時數(shù)據(jù)、圖像等信息，即可完成變電站的設(shè)備巡視工作，從而代替人工巡檢。 電力機器人造型設(shè)計 4 表 研究框架圖 Frame diagram 研究方法 網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法 由于互聯(lián)網(wǎng)的普及和信息通訊技術(shù)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法就是目前備受國內(nèi)外社會科學研究者矚目的一種新的調(diào)查方法。網(wǎng)絡(luò)調(diào)查的大規(guī)模發(fā)展源于 20 世紀 90 年代。 網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法是一種新興的調(diào)查方法，它的出現(xiàn)是對傳統(tǒng)調(diào)查方法的一個補充，隨著我國互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的進一步發(fā)展，網(wǎng)上調(diào)查將會被更廣泛地應(yīng)用。歸納法可以先舉事例再歸納結(jié)論，也可以先提出結(jié)論再舉例加以證明。它把特性或關(guān)系歸結(jié)到基于對特殊的代表 (token)的有限觀察的類型；或公式表達基于對反復再現(xiàn)的現(xiàn)象的模式 (pattern)的有限觀察的 規(guī)律 。如 光的波動說 的提出和飛機的發(fā)明過程中， 類比法 都起了不可缺少的作用。 (3)確定假說的支持度。 (5)對事件未來情況進行預測。傳統(tǒng)的機器人需要鋪設(shè)類似于火車軌道那樣的磁軌 ，機器人就只能沿著磁軌作運動。 機器人巡線最大的優(yōu)點則是，無論白天黑夜還是刮風下雨，它都可以在沒有人看管的情況下能自動自覺并出色完成一般日常巡視所包含的工作內(nèi)容。此次正式投入使用，在南方電網(wǎng)公司尚屬首例。 該變電站電力機器人產(chǎn)品外殼采用無污染、抗沖擊、高絕緣的 ABS 樹脂材料，具有較好的環(huán)保性和安全性；產(chǎn)品外觀采用了“仿人”化創(chuàng)新性設(shè)計，整體顏色融合變電站“環(huán)境”因素，同時配以紅色的機器人頸部繞圈與多色的告警指示燈點綴，使得整體設(shè)計簡約而富有活力。傳統(tǒng)的變電站值班員進行人工巡檢，受人員的生理、心理素質(zhì)、責任心、外部工作環(huán)境、技能技術(shù)水平等影響較大，存在漏巡，缺陷漏發(fā)現(xiàn)的可能性，并存在較大的巡視過程風險，巡視效率低下。 (1)高壓線路電力機器人 高壓輸電線路是 電力傳輸?shù)闹饕緩剑瑢旊娋€路定期巡檢，及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預防重大事故，對電力系統(tǒng)有重要意義。機器人巡線具有近距離、高精度特點，不存在巡檢盲區(qū)，巡檢費用相對于直升機低廉很多，因此已成為特種機器領(lǐng)域的研究熱點。 1999 年，美國 TRC 公司研制了一臺懸臂自治巡線機器人原型。 1991 年， Hisato Kobayashi 等設(shè)計了一種 具有防震構(gòu)造的自治分散控制機器人。 20xx 年，武漢大學吳功平等研制成功具有沿 220kV 單分裂導線全程線路行駛和作業(yè)的電力機器人樣機，并在機器人機構(gòu)、電能在線補給、機器人局部自治和系統(tǒng)與技術(shù)集成等關(guān)鍵技術(shù)上取得了實質(zhì)性突破。利用仿真技術(shù)建立機器人虛擬樣機模型，對機器人進行動力分析、運動分析等，有助于提高機器人本體設(shè)計的質(zhì)量和效率。 仿真技術(shù)應(yīng)用于機器人，國內(nèi)從 80 年代后期才開始這一方面的研究工作。中國農(nóng)業(yè)大學周一鳴教授等引入GMCADS 符號體系，建立了機構(gòu)的數(shù)學模型，進而采用哈密爾頓正則方程進行機構(gòu)動力學分析，開發(fā)了 GMCADS 廣義機構(gòu)計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明：傳感器工作可靠，知識庫和空間定位方法設(shè)計合理，電力機器人能高效、快速、高精度地完成巡檢及越障任務(wù)。 中國科學院沈陽自動化研究所機器人學開放實驗室和中國科學院研究生院聯(lián)合分析出了一種改進的超高壓輸電線路電力機器人越障方法。 越障是電力機器人典型的工程實際問題，也是電力機器人研究的關(guān)鍵之一。根據(jù)實驗環(huán)境的實際情況，進行了實驗算例的參數(shù)分析和越障運動過程的仿真，驗證了控制策略和 理論分析的正確性。傳統(tǒng)的變電站巡視主要是通過人工方式，綜合運用感官以及一些配套的檢測儀器對變電設(shè)備進行以簡單定性判斷為主的檢查，該方式存在勞 動強度大，檢測質(zhì)量分散，主觀因素多，巡檢不到位難以監(jiān)控，巡檢結(jié)果數(shù)字化不便等缺陷，不符合智能電網(wǎng)的發(fā)展方向。文章針對全天候、強電磁等復雜背景下，要求變電站電力機器人適應(yīng)性強、可靠性高、控制靈活及檢測結(jié)果準確等因素，介紹一種抗干擾能力強、實用化程度高、完全自主運行，能夠滿足變電站設(shè)備巡檢要求的機器人檢測及控制系統(tǒng)，主要包括導航定位及運動控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)、云臺控制系統(tǒng)、圖像及聲音檢測系統(tǒng)。機器人依靠 RFID 標簽定位，定位精度較高，可達厘米級。具 有 IP67 防護等級。巡邏機器人是一個集環(huán)境感知、路線規(guī)劃、動態(tài) 決策、行為控制以及報警裝置于一體的多功能綜合系統(tǒng)。根據(jù)校園環(huán)境上下文信息需求 ，設(shè)計 RFID 標簽格式，指導機器人進行環(huán)境學習，且以標簽的分布代表環(huán)境整體結(jié)構(gòu)，由標簽內(nèi)容傳遞導航任務(wù)，由此構(gòu)建環(huán)境模型。 ○ 4 為保障機器人安全巡邏，在總結(jié)常用避障策略的基礎(chǔ)上，提出一種新的角度勢場法，將機器人所處環(huán)境的勢場力轉(zhuǎn)化到角度信息上，通過綜合分析各角度的可通行性，得出機器人最佳方向選擇。邱波等通過視覺檢測導航線及定位路標 ,實現(xiàn)了機器人在變電站的無人巡檢。 設(shè)計定位 通過對電力機器人的調(diào)研，我了解到電力機器人運行在一些行業(yè)中發(fā)揮了很大的作用。 電力機器人造型設(shè)計 12 2 電力 機器人技術(shù)概述 電力 機器人的運動機構(gòu) 電力機器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 機器人的整體結(jié)構(gòu)主要包括基站、移動體控制系統(tǒng)以及由可見光圖像攝像機、紅外 圖像攝像機和傳聲器 (MIC)等組成的電站設(shè)備檢測系統(tǒng)三部分。整個機器人系統(tǒng)采用基于 IP 網(wǎng)絡(luò)的二級結(jié)構(gòu) (見圖 ) ,可見光圖像、紅外圖像通過視頻服務(wù)器的視頻流數(shù)據(jù)和移動體控制系統(tǒng)信息等數(shù)據(jù)匯集到網(wǎng)絡(luò)集線器后 ,經(jīng)無線網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)集線器一起通過電力系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳到運行監(jiān)控中心 ,連接到電力系統(tǒng)局域網(wǎng)上的計算機可根據(jù)訪問 權(quán)限實時瀏覽變電站設(shè)備的可見光和紅外視頻 圖像、機器人本身運行且可以控制機器人移動體的運動等 。 電力機器人基 站系統(tǒng) 基站系統(tǒng)采用 P C 機、 Windows 操作系統(tǒng)。 圖 基站軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲 Figure Base station software system structure topology 移動體控制系統(tǒng) 移動體系統(tǒng)主要包 括移動體運動控制子系統(tǒng)和工作子系統(tǒng)兩大部分。局部行為規(guī)劃經(jīng)過對機器人各傳感器收集到的周圍環(huán)境數(shù)據(jù)和全局路徑規(guī)劃的結(jié)果進行綜合分析 ,實時給出機器人的局部路徑 ,即移動機器人的速度和轉(zhuǎn)向角命令 ,傳輸給車體運動控制系統(tǒng) 。使用手持紅外熱像儀進行電力設(shè)備診斷時 ,一般需要預先錄下關(guān)注點的圖像 ,然后帶回實驗室進行離線分析 ,這樣并不能實現(xiàn)實時檢測和及時發(fā)現(xiàn)問題 。借助可見光圖像識別 ,能判斷一些關(guān)鍵設(shè)備的內(nèi)部溫度梯度 ,不但可以形成某一時刻變電站的一些關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)備一溫度曲線 ,也可以生成某一設(shè)備在一定歷史時間內(nèi)的時間一溫度曲線 。如果處于正常狀態(tài)則切換攝像機采集和分析下一幅圖像 ,如有畸變發(fā)生則存儲結(jié)果 ,向上一級傳輸及發(fā)出告警信號 .,不再傳輸?shù)恼D像可由調(diào)度員人工 遠程調(diào)用 ,這就使信道的傳送效率大為提高 ,而且調(diào)度員也不必時刻山東交通學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 注視監(jiān)視屏幕。經(jīng)過查閱大量相關(guān)的文獻和反復的數(shù)據(jù)分析試驗 ,根據(jù)本項目的需求和指標 ,采用了AR 參數(shù)模型十高斯背景模型十頻域特 征分析的方法構(gòu)造了一個綜合檢測模型 ,在基站系統(tǒng)上對傳回來的噪聲數(shù)據(jù)進行檢測分析 ,自動判斷變壓器是否處于正常工作狀態(tài)。 3)用戶交互模塊 ,其任務(wù)是根據(jù)檢測的最終結(jié)果給出提示 信息或者交互方式 ,輔助工作人員完成儀表檢測監(jiān)控的任務(wù) ,并可根據(jù)工作人員的需要檢測通過其他途徑錄制的噪聲數(shù) 。 [4]為了保證變電站設(shè)備的安全可靠運行 ,更快地進變電站無人值守的進程 ,利用智能移 動機器人完成電站設(shè)備的巡檢 ,就目前的技術(shù)而言 ,可以說是提高工作效率和質(zhì)量、減員 增效的理想方案 。 [5]本章主要整合討論了 電力機器人的設(shè)計流程，并對比現(xiàn)有國內(nèi)外的產(chǎn)品，分析其優(yōu)缺點，并加以改良。 攝像頭外置的優(yōu)點是視野范圍更大，但是，鑒于電力巡檢機器人長期工作的環(huán)境，攝像頭的外露更易受到損壞。 巡檢機器人以自主或遙控的方式， 在無人值守或者少人值守時對變電站高壓設(shè)備進行巡檢， 可及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的異?，F(xiàn)象。 基于產(chǎn)品工學設(shè)計的原則 人 體工學是誕生于 第二次世界大戰(zhàn) 后的一種技術(shù)，除了我們常見的造型設(shè)計外，人體工學實際上還包括了如按鈕的位置安排、說明文字的設(shè)計等多種方面。 [6] 對于電力機器人來說，它的正常設(shè)備維修，電源更換，電力補充，以及它所收集的資料反饋等一系列的事情都是需要和工作人員進行接觸，如何更加舒適的給工作人員一種感受也是我們所必須要考慮的問題。眾所周知，設(shè)計是一門綜合性極強的學科，它涉及到社會、文化、經(jīng)濟、市場、科技等諸多方面的因素，其審美標準也隨著這諸多因素的變化而改變。 從定義上 看，設(shè)計就是具有美感經(jīng)驗、使用功能的造型活動?；貧w設(shè)計的要素， 有三大部分：第一，造型美的感受能力以 及由此所開拓的技術(shù)。純美術(shù)大體上可分成裝置藝術(shù)、繪畫、建筑藝 術(shù)、雕塑等四大領(lǐng)域。如舞臺、景觀設(shè)計與之相輔相成，以及同產(chǎn)品 語意表達的敏感性等等。 公益廣告、競選海報、立體包裝等運用媒體電視、網(wǎng)際網(wǎng)站等的設(shè) 計作品之共同因素，第一就是運用視覺媒體材料，第二就是以溝通、說服為目的。 現(xiàn)代設(shè)計運動開展了形而下的美學和實驗美學的領(lǐng)域，后現(xiàn)代設(shè)計運 動則開展 了符號美學和文化美學的領(lǐng)域。造型的原則就是如 何有美感地安排電力機器人造型設(shè)計 26 造型元素，探討造型元素的關(guān)系。在后現(xiàn)代設(shè)計運動影響下，人們又被馴化出欣賞造型里的符號性與故事性。當了解特定（市場區(qū)隔）的廣告閱受眾的習性與需求之后，所展開的表達、溝通、說服的過程就是傳播。所以設(shè)計活動與設(shè)計作品，通常比起藝術(shù)品更加與生活密切結(jié)合，這也是設(shè)計中的美學愈顯重要的根由。 廣告媒體傳播產(chǎn)品可分為二維形式、三維 形式。 (3)產(chǎn)品設(shè)計與品牌 。一方面依賴于企業(yè)的戰(zhàn)略與 實力，另一方面要依賴于產(chǎn)品的創(chuàng)新與發(fā) 展。產(chǎn)品經(jīng)濟性設(shè)計涉及產(chǎn)品設(shè) 計價值分析、 成本控制及產(chǎn)品設(shè)山東交通學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 計經(jīng)濟分析等問題。按重要程度界定功能，產(chǎn) 品功能可劃分為基本功能與輔助功能。產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)濟 分析原則和指標體系 產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)濟分析原則和指標體系 ,產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)濟分析原則 ①在滿足技術(shù)性能要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計方案應(yīng) 盡可能使成本最低。產(chǎn)品設(shè)計方案經(jīng)濟分析指標體系產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)濟分析指標體系構(gòu)成。產(chǎn)品設(shè)計策劃 產(chǎn)品設(shè)計策劃是產(chǎn)品整體設(shè)計活動的最高 層次，產(chǎn)品設(shè)計策劃的功能是創(chuàng)造性地提 出產(chǎn)品設(shè)計指導思想與行動方向，創(chuàng)新性 地制定產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)策略，并為完成產(chǎn)品 設(shè)計提出一整套可行的實施計劃，產(chǎn)品設(shè) 計策劃是成功進行產(chǎn)品設(shè)計的首要事務(wù)。既方便人機交互，也可以在緊張的工作中，舒緩一下壓力。 山東交通學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 電力機器人 效果圖 犀牛繪制電力機器人效果圖展示 圖 電力機器人正面圖 Figure Power robot front diagram 電力機器人造型設(shè)計 32 圖 電力機器人后視圖 Figure Rear view of Power Robot 圖 電力機 器人后視圖 Figure Rear view of Power Robot 山東交通學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 圖 電力機器人側(cè)視圖 Figure Power robot side view 圖 電力機器人俯視圖 Figure Power robot top view 電力機器人造型設(shè)計 34 圖 電力機器人正視圖 Figure Power robot face chart 圖 電力機器人場景圖 Figure Power robot scene diagram 山東交通學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 電力機 器人細節(jié)圖展示 圖 車輪 Figure Wheel 圖 頭部 Figure Head 電力機器人造型設(shè)計 36 圖 頭部 Figure Head 圖 車輪 Figure Wheel 山東交通學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 結(jié) 論 此次設(shè)計不僅考查了我們的創(chuàng)新能力，而且還考察我們的基礎(chǔ)設(shè)計能力和產(chǎn)品表現(xiàn)能力，通過設(shè)計 電力機器人 ，我又多了一份產(chǎn)品設(shè)計的經(jīng)驗，對產(chǎn)品設(shè)計的程序進一步熟悉，為以后真正涉足產(chǎn)品設(shè)計打下了基礎(chǔ)。市場調(diào)研是為最初想法提供是否存在，有沒有發(fā)展空間的依據(jù)。 設(shè)計過程中包括了草