【正文】 （ 3）誤差容忍 : 出現(xiàn)較小偏差時(shí)，對(duì)接也應(yīng)該成功 。 巡檢機(jī)器人導(dǎo)航與電氣控制模塊 （ 1）磁感應(yīng)傳感器：可靠性高、巡線精度 3cm、防水防塵、工作溫度（ 2050度） 。 串口 LAN 通信接口轉(zhuǎn)換器 嵌入式工控主板獲得的檢測(cè)數(shù)據(jù)、控制中心下達(dá)的控制指令必須通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸，嵌入式工控主板的 RS232串行接口必須轉(zhuǎn)換成 LAN接口，本項(xiàng)目選用研華公司的 EKI6311GN（ IEEE b/g/n Wireless Access Point Bridge），其通信距離可達(dá)到 1KM以上。主要包括：機(jī)器人主控模塊、機(jī)器人驅(qū)動(dòng)控制模塊、機(jī)器人導(dǎo)航、定位與避障模塊、機(jī)器人自動(dòng)充電電氣系統(tǒng)、雙視攝像 機(jī)支撐云臺(tái)控制、通信結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信模塊等。 ? 自放電率低 ：月自放電率 3%。 圖 14 智能鋰電池管理系統(tǒng) 具體功能如下： ? 支持 12 個(gè)電池單元 的電壓和電流測(cè)量，支持溫度測(cè)量 ； ? 177。 緊湊的外觀設(shè)計(jì) (79 mm x 60 mm x 60mm) 脫離軌跡修正措施 如果機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中遇到意外，跑離了軌跡，磁傳感器無(wú)法檢測(cè)到軌跡，先可以根據(jù)機(jī)器人的歷史全場(chǎng)地位坐標(biāo)推斷機(jī)器人當(dāng)前坐標(biāo)，并返回，重新找回軌跡。 填補(bǔ)了經(jīng)濟(jì)型區(qū)域防護(hù)及測(cè)量的市場(chǎng)空白 178。依靠 16路通道中輸出的3— 5路信號(hào)，可以判斷磁條相對(duì)于 CA16B型 AGV磁導(dǎo)航傳感器的偏離位置， AGV會(huì)自動(dòng)作出調(diào)整，確保沿磁條前行。 用來(lái)為巡檢機(jī)器人導(dǎo)航更為可靠。 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制及路徑規(guī)劃 有了上述信息后，在正常情況下，機(jī)器人就可以執(zhí)行巡檢任務(wù)了。 如 圖 3所示，工控機(jī) 6負(fù)責(zé)機(jī)器人 4運(yùn)行路徑 3相關(guān)信息的存儲(chǔ)，并向運(yùn)動(dòng)控制器 7下發(fā)運(yùn)動(dòng)命令；運(yùn)動(dòng)控制器 7控制機(jī)器人 4運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)電機(jī)編碼器 8采集機(jī)器人 4速度和位置信息，計(jì)算機(jī)器人 4的全場(chǎng)坐標(biāo)； RFID閱讀器 ll讀取 RFID標(biāo)簽 l信息，主動(dòng)上傳至工控機(jī) 6以便對(duì)機(jī)器人全場(chǎng)坐標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)；導(dǎo)航碰傳感器組 9通過(guò)檢測(cè)與行走路徑的偏差來(lái)實(shí)時(shí)控制機(jī)器人跟蹤路徑，同時(shí)修正全場(chǎng)定位坐標(biāo)中垂直與路徑方向上的誤差；定位磁傳感器 12檢測(cè)定位橫磁條 2，用于機(jī)器人修正全場(chǎng)定位坐標(biāo)中沿路徑方向上的誤差。該種方式循線穩(wěn)定可靠； ? 軌道方式：在變電站地面鋪設(shè)軌道，讓機(jī)器人像火車一樣沿著軌道 運(yùn)行。 具有耐磨 、耐沖擊 ， 壽命長(zhǎng)， 越障能力強(qiáng)； （ 2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)少， 控制簡(jiǎn)單，可靠， 減少耗能 ，降低成本 ； （ 3）轉(zhuǎn)彎半徑小 ，機(jī)器人靈活性強(qiáng) 。 6) 云臺(tái)控制模塊：通過(guò)云臺(tái)控制以調(diào)整雙視攝像機(jī)的角度。該結(jié)構(gòu)圖包括移動(dòng)機(jī)器人（基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）、接口通信層、功能服務(wù)層和應(yīng)用層。 變電站巡檢機(jī)器人主要完成以下主要功能： 1）機(jī)器人導(dǎo)航、定位； 2）檢測(cè)設(shè)備承載云臺(tái)的控制； 3）檢測(cè)點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)； 4）能源管理，自動(dòng)補(bǔ)充電能； 5）檢測(cè)圖像與數(shù)據(jù)的傳輸； 6）檢測(cè)數(shù)據(jù)分析、圖像識(shí)別； 7）異常情況的報(bào)警。變電站設(shè)備巡檢是有效保證變電站設(shè)備安全運(yùn)行、提高供電可靠性的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，主要分為例行巡檢和特殊巡檢。人工巡檢存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、檢測(cè)質(zhì)量分散、管理成本高等明顯不足，檢測(cè)質(zhì)量與巡檢人員的責(zé)任心密切相關(guān)，人為疏忽很容易導(dǎo)致漏檢、誤檢，為重大電力事故埋下隱患。 以上關(guān)鍵技術(shù)是變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，整機(jī)系統(tǒng)可靠性更是本系統(tǒng)的重點(diǎn)。 3) 導(dǎo)航定位模塊 ：該模塊是本機(jī)器 人系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，詳細(xì)設(shè)計(jì)見(jiàn) 。 6 實(shí)現(xiàn)方案及關(guān)鍵技術(shù) 整體設(shè)計(jì) 根據(jù)變電站巡檢環(huán)境與巡檢任務(wù)要求，變電站巡檢機(jī)器人主要包括 : 底盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)器人巡航定位模塊、自動(dòng)充電模塊、嵌入式主控及擴(kuò)展模塊、無(wú)線通信模塊、電源充電與管理模塊、雙視系統(tǒng)云臺(tái)、機(jī)器人安全保障系統(tǒng)。 圖 2 驅(qū)動(dòng)輪 7 輪胎規(guī)格 3504， 配置 6203 規(guī)格軸承，軸承內(nèi)徑 17mm 輪胎直徑： 250mm(10 英 寸） 胎面寬度： 77mm 輪組凈重： 單輪承載： 280kg 萬(wàn)象輪 本方案中機(jī)器人從動(dòng)萬(wàn)向輪 選用聚氨酯輪，能夠滿足要求。 如 圖 2所示，在機(jī)器人 4運(yùn)行路徑 3上的轉(zhuǎn)彎等特殊位置預(yù)先埋設(shè) RFID標(biāo)簽 l，用來(lái)校驗(yàn)機(jī)器人的全場(chǎng)定位坐標(biāo)。 該種方式的定位精度為 2cm左右，可以保證機(jī)器人在檢測(cè)點(diǎn)的位置誤差在允許范圍內(nèi)。 相關(guān)傳感器及參數(shù) （ 1） 導(dǎo)航磁條 導(dǎo)航磁條是鐵氧體磁材系列中的一種，由粘結(jié)鐵氧體料粉與合成橡膠復(fù)合，經(jīng)壓延成型等工藝制成的，具有柔軟性、彈性及可扭曲的條狀磁體。 12 圖 9 磁導(dǎo)航傳感器 CA16D型 AGV磁導(dǎo)航傳感器，安裝在 AGV車體前方的底部，距離磁條表面 20— 40mm，磁條寬度為 30— 50 mm，厚度 1mm。 圖 13 激光測(cè)量系統(tǒng) TIM310 TIM310激光 雷達(dá)具有如下特點(diǎn) : 178。 最遠(yuǎn) 4m掃描范圍， 270176。 能源管理模塊 本項(xiàng)目機(jī)器人能源管理系統(tǒng)采用中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司生產(chǎn)的鋰電池組智能管理模塊，該管理模塊已廣泛應(yīng)用于 高壓能源、工業(yè)和汽車領(lǐng)域，如 ： 風(fēng)力發(fā)電、光伏電池和混合動(dòng)力汽車 。 圖 15 24V40安時(shí)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池 該電池具有如下優(yōu)勢(shì)： ? 單體容量大 ：從 40AH— 500AH。 本項(xiàng)目機(jī)器人自動(dòng)充電機(jī)構(gòu)，除了完成自動(dòng)充電外，還有機(jī)器人坐標(biāo) 復(fù)位置零功能，包括機(jī)器人坐標(biāo)和方位，經(jīng)綜合考慮選用側(cè)置式自動(dòng)充電機(jī)構(gòu) 。出色的伺服性能：高帶寬、超強(qiáng)處理能力 ； ? 高級(jí)的線性及非線性控制方案 ； ? 極快的采樣時(shí)間：電流環(huán) 40us,位置環(huán)和速度 80us ? 總線通訊： EtherCAT和 CANopen ? 支持任何反饋類型，包括 , BISS,SSI等 ； ? MIMO控制算法實(shí)現(xiàn)高精度 Gantry控制 ； ? 支持任何反饋全閉環(huán)控制 ； ? 額定工作電壓： 24V48V； ? 額定工作電流： 5A，峰值電流： 80A； ? 智能保護(hù)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)。 可靠性設(shè)計(jì) 智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng) 的目的是實(shí)現(xiàn)變電站巡檢的無(wú)人值守，其可靠性顯得尤其重要，針對(duì)巡檢機(jī)器人的工作環(huán)境與模式，擬采取如下方法提高整機(jī)系統(tǒng)可靠性： ? 所有元器件、部件選用工業(yè)級(jí)，電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵部件選用軍用級(jí)； ? 所有部件均進(jìn)行防水、防塵設(shè)計(jì)； ? 機(jī)器人巡航、定位采用現(xiàn)有多種成熟技術(shù)，如：工業(yè)級(jí)編碼器、德國(guó)基恩仕公司激光傳感器、機(jī)械式校正等方式，以冗余檢測(cè)與校正來(lái)提高其系統(tǒng)可靠性； ? 車載電池選用中航鋰電的工業(yè)級(jí)鋰電池模塊； ? 利用傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人關(guān)鍵部件的溫度、電流、電壓等狀態(tài)參數(shù)，遇到異常會(huì)立即停檢 22 并向控制中心發(fā)出警報(bào)； ? 機(jī)器人 自身進(jìn)行防雷處理。 巡檢機(jī)器人軟件系統(tǒng) （ 1）采集紅外熱圖、可見(jiàn)光圖像傳輸?shù)交荆? （ 2）依據(jù)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃路徑、運(yùn)動(dòng)控制、巡檢作業(yè)，并上傳機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與方位信息； （ 3）安全防護(hù)報(bào)警：遇障自主判別、停車或重新規(guī)劃路徑繞開(kāi)障礙、報(bào)警； （ 4）圖像識(shí)別：讀取儀表、識(shí)別開(kāi)關(guān)通斷等。 。 （ 5）電氣防護(hù)：可有效防塵防水防潮