【正文】 開發(fā)平臺(tái)推出的一種簡(jiǎn)潔的、類型安全的面向 對(duì)象的編程語言，也是第一個(gè)組件導(dǎo)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(yuǎn)程交互平臺(tái)監(jiān) 控顯示程序如 表 3 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 具體研究?jī)?nèi)容和實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)圖如 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 2）深圳市先進(jìn)智能技術(shù)研究所 香港中文大學(xué)負(fù)責(zé)巡線機(jī)器人設(shè)計(jì)，加工等，重慶電力公司電力科學(xué)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(jī)器人本體 3D 模型采用SolidWorks 軟件繪制，然后轉(zhuǎn)換成可擴(kuò)展應(yīng)用程序標(biāo)記語言 (XAML)格式并添加到 C程序代碼中，通過程序接口實(shí)時(shí)更新姿態(tài)數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體三維姿態(tài)實(shí)時(shí)顯示效果。 33 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。其中軟件設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)在于：人機(jī)界面設(shè)計(jì)、三維姿態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控設(shè)計(jì)等?？刂坪诵碾娐穲D如圖 5 49 所示。鍵盤則配合工控機(jī)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(diǎn)，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(dòng)的電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的 12V 電源分配給各個(gè)功能單元，如 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。輔助控制器由于是控制箱的精簡(jiǎn)版本，所以只有電源單元、信號(hào)處理核心單元、無線數(shù)傳單元和控制終端幾個(gè)基 本部分。 遠(yuǎn)程交互平臺(tái)硬件設(shè)計(jì) 遠(yuǎn)程交互平臺(tái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體的遠(yuǎn)程控制、機(jī)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(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要裝備。控制箱有兩個(gè)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(jī)器人主控軟件數(shù) 學(xué) 運(yùn) 算 庫（ 數(shù) 列 、 矩 陣 、 四 元 數(shù) 等 ）機(jī) 器 人 語 言 庫（ 語 法 檢 查 、 指 令 語 言 解 釋 器 ）機(jī) 器 人 庫（ 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) 、 動(dòng) 力 學(xué) 等 ）軌 跡 規(guī) 劃 庫（ 關(guān) 節(jié) 空 間 、 笛 卡 爾 空 間 ）運(yùn) 動(dòng) 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(cuò)誤 !未找到引用源。 PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡 PMAC2APC/104 8 軸控制卡具有以下功能： 標(biāo)準(zhǔn) 40MHz DSP 主時(shí)鐘，可選 60/80MHz， PC104 總線； 帶有 Flash Memory 存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)程序等； 標(biāo)配 4/8 路 PWM 數(shù)字量輸出，可變?yōu)?pulse+dir 數(shù)字量信號(hào)或 DAC177。規(guī)劃控制器作為機(jī)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(yùn)動(dòng)控制器連接，主要功能是初始化多軸運(yùn)動(dòng)控制器，并將軌跡規(guī)劃的結(jié)果發(fā)送到多軸運(yùn)動(dòng)控制器用于軌跡跟蹤控制。通過云臺(tái)設(shè)置，云臺(tái)可以在任意兩點(diǎn)間掃描，描速度連續(xù)可調(diào)。低速運(yùn)行平穩(wěn)、超低噪聲、畫面無抖動(dòng)。同時(shí)也便于安裝和維護(hù)，具 有外形美觀、輕巧靈便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。水平及垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小可通過限位開關(guān)進(jìn)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(zhǎng)、運(yùn)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(diǎn)。 瑞士 Maxon空心杯電機(jī) 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源 。 電氣驅(qū)動(dòng)框圖 為了減輕機(jī)器人本體的質(zhì)量，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸做了大量的優(yōu)化設(shè)計(jì)，各連桿機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)齒輪均進(jìn)行了最小化設(shè)計(jì)。 輪組機(jī)構(gòu) 18 爪組機(jī)構(gòu) 同輪組機(jī)構(gòu)一樣，爪組機(jī)構(gòu)上面安裝一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，另外有兩個(gè)固線夾。 各種外圍設(shè)備如云臺(tái)攝像機(jī)、紅外熱波探測(cè)器、等通過通信接口或者現(xiàn)場(chǎng)總線與機(jī)器人控制器相連，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的通信。 機(jī)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(gè)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(dòng)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(yùn)行穩(wěn)定性有待考察； 2) 在架空地線上進(jìn)行巡檢任務(wù)，視野有限，難免會(huì)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(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副用來上下移動(dòng)前后臂， 可以轉(zhuǎn)動(dòng)前后輪與機(jī)器人本體從而翻越障礙物。 90176。 1) 機(jī)器人能夠以 ，能爬上最大傾角 25176。 國內(nèi)研究進(jìn)展 中科院沈陽自動(dòng)化研究所 中科院沈陽自動(dòng)化研 究所研制了基于輸電線路行走的巡檢機(jī)器人，主要目的是用來對(duì)高壓架空電線進(jìn)行巡檢，現(xiàn)在已經(jīng)做成樣機(jī)進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)。 機(jī)器人在做直線移動(dòng)時(shí)能到達(dá)更高水平的自治控制，不用人控制 Expliner 都能自動(dòng)在輸電線路上巡檢并反饋線路情況。 所示， Expliner 是設(shè)計(jì)來執(zhí)行遠(yuǎn)程高壓線纜巡檢的機(jī)器人，它是基于主體上部的兩個(gè)滑輪內(nèi)部的合成橡膠與電線的摩擦來移動(dòng)的，滑輪由直流電機(jī) M1， M2 驅(qū)動(dòng)。傾角的電纜線，還能在傾斜狀態(tài)翻越障礙，如 圖 2–錯(cuò)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(jī)器人，主要目的是用來對(duì)高壓架空電線進(jìn)行巡檢，現(xiàn)在已經(jīng)做成樣機(jī)進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)。 GRP1， 2 為手爪的爪臂。 圖 2–錯(cuò)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(dòng)，輪爪結(jié)合跨越懸垂線夾，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。人工檢測(cè)如飛機(jī)巡航則只能檢測(cè)輸電線的上半部分。但是，架空輸電線路長(zhǎng)期暴露在野外，因受到持續(xù)的機(jī)械張力、風(fēng)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(shí)修復(fù)更換，原本微小的破損和缺陷就可能擴(kuò)大，最終導(dǎo)致嚴(yán)重事故，造成大面積停電，從而帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。架空輸電線路機(jī)器人是以移動(dòng)機(jī)器人為載體，攜帶檢測(cè)儀器或作業(yè)工具，沿架空輸電線路的地線或?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)，對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)、維護(hù)等作業(yè)。 跨越懸垂線夾 典型應(yīng)用： 1) 用 CCD 相機(jī)檢查電力線路的安全隱患，如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 簡(jiǎn)單修復(fù)電力線 表 2錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ROT與 TRA 電機(jī)用來展開機(jī)器人的輪臂結(jié)構(gòu)和夾爪結(jié)構(gòu)。但是在實(shí)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(gè)傳感 器用來檢查線路是否完整安全。 所示。 兩輪雙臂巡檢機(jī)器人樣機(jī) 典型實(shí)驗(yàn) 中科院沈自所這兩種機(jī)器人雖然在結(jié)構(gòu)上略有不同，但是功能與達(dá)到的效果基本相同，只是在行走與越障等方面各有千秋。 。 機(jī)器人重量 =30KG 電壓等級(jí) 110KV 220KV 330KV 500KV 表 2錯(cuò)誤 !未找到引用源。而且還能通過（ 9）號(hào)移動(dòng)關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)器人手臂的寬度來實(shí)現(xiàn)雙臂變距，從而能夠擴(kuò)大機(jī)器人越障的范圍和提高越障的穩(wěn)定性。機(jī)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(shí)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(yuǎn)程交互平臺(tái)為便攜式工業(yè)電腦，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人本體的遠(yuǎn)程控制和顯示機(jī)器人本體上高清攝像機(jī)采集到的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖如 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。包括如機(jī)器人本體的運(yùn)行狀態(tài)，視頻圖像數(shù)據(jù)，機(jī)械本體的位置信息等，同時(shí)還應(yīng)該包括對(duì)以上各信息的設(shè)置和控制等。 所示，該機(jī)器人主要由兩個(gè)輪組機(jī)構(gòu)、兩個(gè)爪組機(jī)構(gòu)、三個(gè)攝像頭、主控設(shè)備組成。 爪組機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)方式 該輪爪式巡線機(jī)器人共有兩種運(yùn)動(dòng)方式，一種是輪組驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，一種是交替運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)和實(shí)物圖如 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源?？招谋姍C(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)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(dá) 104kW。 紅外熱波檢測(cè)試驗(yàn)圖 云臺(tái)攝像機(jī) 機(jī)器人本體在電纜上行走時(shí)，由于自身重心的便宜和收到不同等級(jí)的風(fēng)力影響，會(huì)出現(xiàn)不同的姿態(tài)，為保證攝像頭能夠時(shí)刻捕捉到電纜的表面信息，高質(zhì)量的完成巡線檢測(cè)任務(wù)，選用高速云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行 2 自由度的調(diào)節(jié)，彌補(bǔ)機(jī)器人本體姿態(tài)變化所帶來的檢測(cè)不便。這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)一個(gè)負(fù)責(zé)水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)負(fù)責(zé)垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。智能轉(zhuǎn)換，速度快。定位精度達(dá)177。 機(jī)器人本體控制系統(tǒng)方案 機(jī)器人本體控制系統(tǒng)分為三個(gè)層次，如 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。無刷直流驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部模型如 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 8 軸運(yùn)動(dòng)控制卡可以控制 8 個(gè)軸，若需要更多的控制軸信號(hào)，多軸控制卡與無刷直流電機(jī)伺服控制連接，通過運(yùn)行 PCM3350 主控制器的控制算法或者 PMAC 軸控制器的控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì) 6 個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)的控制。 圖 3–錯(cuò)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(yuǎn)程控制箱實(shí)物圖（參考） 遠(yuǎn)程交互平臺(tái)主要由電源單元、控制終端、信號(hào)主控單元、工控機(jī)單元和顯示單元五大部分。 所示。以主控板電源設(shè)計(jì)進(jìn)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(bǔ)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(cuò)誤 !未找到引用源。 信號(hào)主控單元