【正文】 開發(fā)平臺推出的一種簡潔的、類型安全的面向 對象的編程語言，也是第一個組件導向的程序語言。副屏幕采用 10 寸液晶顯示器，分辨率 1024 600，主要用于顯示三維姿態(tài)、障礙數(shù)據(jù)參考信息。遠程交互平臺監(jiān) 控顯示程序如 表 3 錯誤 !未找到引用源。 具體研究內(nèi)容和實施進度計劃網(wǎng)絡(luò)圖如 圖 3–錯誤 !未找到引用源。 （ 2）深圳市先進智能技術(shù)研究所 香港中文大學負責巡線機器人設(shè)計，加工等，重慶電力公司電力科學研究院提供高壓輸變電電纜、電塔和相關(guān)高壓電力設(shè)備的技術(shù)支持，雙方共同完成調(diào)試及完善工作。智能機器人本體 3D 模型采用SolidWorks 軟件繪制，然后轉(zhuǎn)換成可擴展應(yīng)用程序標記語言 (XAML)格式并添加到 C程序代碼中，通過程序接口實時更新姿態(tài)數(shù)據(jù)，即可實現(xiàn)機器人本體三維姿態(tài)實時顯示效果。 33 圖 3–錯誤 !未找到引用源。其中軟件設(shè)計工作重點在于：人機界面設(shè)計、三維姿態(tài)監(jiān)控、遠程遙控設(shè)計等?？刂坪诵碾娐穲D如圖 5 49 所示。鍵盤則配合工控機部分完成相應(yīng)的操作。 V 電源采用 線性穩(wěn)壓芯片器件從 5 V 電源穩(wěn)壓得到，具有體積小，成本低，電壓紋波小等優(yōu)點，非常適合用于 STM32 控制核心的供電。 所示。 鋰電池 24V 電源受控于電源繼電器，如并通過大功率 DCDC 模塊將浮動的電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的 12V 電源分配給各個功能單元，如 圖 3–錯誤 !未找到引用源。輔助控制器由于是控制箱的精簡版本，所以只有電源單元、信號處理核心單元、無線數(shù)傳單元和控制終端幾個基 本部分。 遠程交互平臺硬件設(shè)計 遠程交互平臺實現(xiàn)機器人本體的遠程控制、機器人本體狀態(tài)參數(shù)的顯示以及視頻圖像的顯示等，是實現(xiàn)人機交互的重要裝備?？刂葡溆袃蓚€控制手柄，分別內(nèi)置在控制箱下箱體的左右兩邊，由于手柄為全方位手柄，手柄的四周留有一定的間隙。 27 機器人主控軟件數(shù) 學 運 算 庫（ 數(shù) 列 、 矩 陣 、 四 元 數(shù) 等 ）機 器 人 語 言 庫（ 語 法 檢 查 、 指 令 語 言 解 釋 器 ）機 器 人 庫（ 運 動 學 、 動 力 學 等 ）軌 跡 規(guī) 劃 庫（ 關(guān) 節(jié) 空 間 、 笛 卡 爾 空 間 ）運 動 控 制 庫（ 伺 服 控 制 、 智 能 控 制 等 ）網(wǎng) 絡(luò) 通 訊 庫（ 客 戶 端 、 外 圍 設(shè) 備 等 ）文 件 管 理 器（ 系 統(tǒng) 參 數(shù) 、 軌 跡 文 件 等 ）系 統(tǒng) 診 斷 及 故 障 處 理 庫（ 系 統(tǒng) 檢 查 、 故 障 處 理 等 ） 圖 3–錯誤 !未找到引用源。 PMAC運動控制卡 PMAC2APC/104 8 軸控制卡具有以下功能： 標準 40MHz DSP 主時鐘，可選 60/80MHz， PC104 總線； 帶有 Flash Memory 存儲運動程序等； 標配 4/8 路 PWM 數(shù)字量輸出，可變?yōu)?pulse+dir 數(shù)字量信號或 DAC177。規(guī)劃控制器作為機器人本體系統(tǒng)的主控制器，通過總線與多通道串口卡及多軸運動控制器連接，主要功能是初始化多軸運動控制器，并將軌跡規(guī)劃的結(jié)果發(fā)送到多軸運動控制器用于軌跡跟蹤控制。通過云臺設(shè)置，云臺可以在任意兩點間掃描，描速度連續(xù)可調(diào)。低速運行平穩(wěn)、超低噪聲、畫面無抖動。同時也便于安裝和維護，具 有外形美觀、輕巧靈便、操作簡單等優(yōu)點。水平及垂直轉(zhuǎn)動的角度大小可通過限位開關(guān)進行調(diào)整。 所示。 行星減速器內(nèi)部齒輪采用 20CrMnTi 滲碳淬火和磨齒具有體積小、重量輕，承載能力高，使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低、輸出扭矩大，速比大、效率高、性能安全的特點。 瑞士 Maxon空心杯電機 圖 3–錯誤 !未找到引用源 。 電氣驅(qū)動框圖 為了減輕機器人本體的質(zhì)量，在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時對于結(jié)構(gòu)尺寸做了大量的優(yōu)化設(shè)計，各連桿機構(gòu)、傳動齒輪均進行了最小化設(shè)計。 輪組機構(gòu) 18 爪組機構(gòu) 同輪組機構(gòu)一樣，爪組機構(gòu)上面安裝一個移動副和一個轉(zhuǎn)動副，另外有兩個固線夾。 各種外圍設(shè)備如云臺攝像機、紅外熱波探測器、等通過通信接口或者現(xiàn)場總線與機器人控制器相連，實現(xiàn)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的通信。 機器人越障功能：根據(jù)具體高壓電纜上障礙物不同，通過兩個小臂上的抓手結(jié)構(gòu)鎖緊 電纜，配合大臂上輪式結(jié)構(gòu)向前越過障礙物，完成越障動作。 存在的問題 主要存在的問題如下： 1) 越障方案復(fù)雜，越障與運行穩(wěn)定性有待考察； 2) 在架空地線上進行巡檢任務(wù)，視野有限，難免會有檢查死角，不能發(fā)現(xiàn)電力線路的故障與隱患。前臂和后臂上安裝有移動副和轉(zhuǎn)動副用來上下移動前后臂， 可以轉(zhuǎn)動前后輪與機器人本體從而翻越障礙物。 90176。 1) 機器人能夠以 ，能爬上最大傾角 25176。 國內(nèi)研究進展 中科院沈陽自動化研究所 中科院沈陽自動化研 究所研制了基于輸電線路行走的巡檢機器人，主要目的是用來對高壓架空電線進行巡檢，現(xiàn)在已經(jīng)做成樣機進行了很多實驗。 機器人在做直線移動時能到達更高水平的自治控制，不用人控制 Expliner 都能自動在輸電線路上巡檢并反饋線路情況。 所示， Expliner 是設(shè)計來執(zhí)行遠程高壓線纜巡檢的機器人，它是基于主體上部的兩個滑輪內(nèi)部的合成橡膠與電線的摩擦來移動的，滑輪由直流電機 M1， M2 驅(qū)動。傾角的電纜線，還能在傾斜狀態(tài)翻越障礙，如 圖 2–錯誤 !未找到引用源。 日本 Expliner Expliner 是由日本 HiBot 公司和關(guān)西電力公司合作開發(fā)研制的高壓電線巡線機器人，主要目的是用來對高壓架空電線進行巡檢，現(xiàn)在已經(jīng)做成樣機進行了很多實驗。 GRP1， 2 為手爪的爪臂。 圖 2–錯誤 !未找到引用源。 LineScout在電力線路上巡檢 基本功能： 應(yīng)用環(huán)境： OGWs(架空地線 )與相線，利用輪子移動，輪爪結(jié)合跨越懸垂線夾，如 圖 2–錯誤 !未找到引用源。人工檢測如飛機巡航則只能檢測輸電線的上半部分。但是，架空輸電線路長期暴露在野外，因受到持續(xù)的機械張力、風吹日曬、材料老化 的影響，經(jīng)常出現(xiàn)段股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時修復(fù)更換，原本微小的破損和缺陷就可能擴大，最終導致嚴重事故，造成大面積停電，從而帶來極大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會影響。架空輸電線路機器人是以移動機器人為載體，攜帶檢測儀器或作業(yè)工具，沿架空輸電線路的地線或?qū)Ь€運動，對線路進行檢測、維護等作業(yè)。 跨越懸垂線夾 典型應(yīng)用： 1) 用 CCD 相機檢查電力線路的安全隱患，如 圖 2–錯誤 !未找到引用源。 簡單修復(fù)電力線 表 2錯誤 !未找到引用源。 ROT與 TRA 電機用來展開機器人的輪臂結(jié)構(gòu)和夾爪結(jié)構(gòu)。但是在實際環(huán)境中 ，高壓電纜線路上有很多障礙物或難題，例如， Cable Spacer， Clamp Suspender，傾斜的電纜線等等。 所示； 5) Expliner 能越過懸垂線夾。前輪上搭載了兩個傳感 器用來檢查線路是否完整安全。 所示。 兩輪雙臂巡檢機器人樣機 典型實驗 中科院沈自所這兩種機器人雖然在結(jié)構(gòu)上略有不同，但是功能與達到的效果基本相同，只是在行走與越障等方面各有千秋。 。 機器人重量 =30KG 電壓等級 110KV 220KV 330KV 500KV 表 2錯誤 !未找到引用源。而且還能通過（ 9）號移動關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機器人手臂的寬度來實現(xiàn)雙臂變距，從而能夠擴大機器人越障的范圍和提高越障的穩(wěn)定性。機器人本體為多滑輪和多抓手組合式結(jié)構(gòu)，并配以底部配重模塊，主要實現(xiàn)在高壓電纜上行走和跨越各種基本障礙物（如：防震錘等）；遠程交互平臺為便攜式工業(yè)電腦，可實現(xiàn)對機器人本體的遠程控制和顯示機器人本體上高清攝像機采集到的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖如 圖 3–錯誤 !未找到引用源。包括如機器人本體的運行狀態(tài)，視頻圖像數(shù)據(jù)，機械本體的位置信息等，同時還應(yīng)該包括對以上各信息的設(shè)置和控制等。 所示，該機器人主要由兩個輪組機構(gòu)、兩個爪組機構(gòu)、三個攝像頭、主控設(shè)備組成。 爪組機構(gòu) 運動方式 該輪爪式巡線機器人共有兩種運動方式，一種是輪組驅(qū)動運動，一種是交替運動。其結(jié)構(gòu)和實物圖如 圖 3–錯誤 !未找到引用源。空心杯電機在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子。最大輸入功率可達 104kW。 紅外熱波檢測試驗圖 云臺攝像機 機器人本體在電纜上行走時，由于自身重心的便宜和收到不同等級的風力影響，會出現(xiàn)不同的姿態(tài)，為保證攝像頭能夠時刻捕捉到電纜的表面信息，高質(zhì)量的完成巡線檢測任務(wù)，選用高速云臺攝像機進行 2 自由度的調(diào)節(jié)，彌補機器人本體姿態(tài)變化所帶來的檢測不便。這兩個電動機一個負責水平方向的轉(zhuǎn)動，另一個負責垂直方向的轉(zhuǎn)動。智能轉(zhuǎn)換，速度快。定位精度達177。 機器人本體控制系統(tǒng)方案 機器人本體控制系統(tǒng)分為三個層次，如 圖 3–錯誤 !未找到引用源。無刷直流驅(qū)動器的內(nèi)部模型如 圖 3–錯誤 !未找到引用源。 8 軸運動控制卡可以控制 8 個軸，若需要更多的控制軸信號，多軸控制卡與無刷直流電機伺服控制連接，通過運行 PCM3350 主控制器的控制算法或者 PMAC 軸控制器的控制算法，實現(xiàn)對 6 個關(guān)節(jié)電機的控制。 圖 3–錯誤 !未找到引用源。副顯示屏大小為 10 寸顯示屏，具有觸摸功能。 遠程控制箱實物圖（參考） 遠程交互平臺主要由電源單元、控制終端、信號主控單元、工控機單元和顯示單元五大部分。 所示。以主控板電源設(shè)計進行說鋰聚合物電池 磷酸鐵鋰電池 30 明。該器件內(nèi)部集成頻率補償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。 123PWR1GND1IN3OUT2OUT4U3100uFC11C9C125V100uFC8VCCGND 31 圖 3–錯誤 !未找到引用源。 信號主控單元