【正文】 所示 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。包括： a. 技術(shù)（文獻(xiàn)、現(xiàn)場(chǎng)）調(diào)研； b. 需求分析，確定技術(shù)指標(biāo)； c. 制定初步技術(shù)方案、計(jì)劃及項(xiàng)目預(yù)算； d. 初步技術(shù)方案評(píng)審； e. 擬定合同內(nèi)容。 所示。 機(jī)器人本體上安裝 的三維電子羅盤(pán)模塊可以實(shí)時(shí)采集機(jī)器人本體的姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線傳輸至遠(yuǎn)程控制箱，三維姿態(tài)監(jiān)控程序?qū)⒆藨B(tài)數(shù)據(jù)與智能機(jī)器人本體 3D 模型進(jìn)行連接，通過(guò)動(dòng)畫(huà)的方式顯示出來(lái)，具有簡(jiǎn)單易懂的優(yōu)點(diǎn)。采用主副雙屏的顯示方式，可以有效地避免 出現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示過(guò)于擁擠或者需要手動(dòng)切換顯示界面的情況發(fā)生，很大程度上方便了操作人員的控制與使用。由于需要顯示的數(shù)據(jù)量比較大，為了使顯示界面更加的直觀、通俗易懂，雙屏顯示方式。 C自面世以來(lái)以其擁有 C/C++的強(qiáng)大功能以及Visual Basic 簡(jiǎn)易使用的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用，而 Visual Studio 開(kāi)發(fā)平臺(tái)則憑借其強(qiáng)大的可視化用戶界面設(shè)計(jì)，讓程序員從復(fù)雜的界面設(shè)計(jì)中解脫出來(lái)。其中主要分為：視頻顯示程序、障礙數(shù)據(jù)顯示程序、羅盤(pán)信息顯示程序、電機(jī)數(shù)據(jù)顯示程序、電池狀態(tài)顯示程序及搖桿狀態(tài)顯示程序等幾部分組成。由于主控板采集量比較多，電路板在設(shè)計(jì)時(shí)多采用插件，方便裝配與維修。 主控單元采用 STM32VBT6 作為控制核心，它自身集成多個(gè)串口和一個(gè) 12 位逐次逼近型 ADC，大大簡(jiǎn)化了外圍電路的設(shè)計(jì)難度。 信號(hào)主控單元 信號(hào)主控單元主要完成模擬量信號(hào)、數(shù)字量信號(hào)采集、控制量信號(hào)發(fā)送、機(jī)器人本體狀態(tài)信號(hào)的接收處理以及與工控機(jī)之間的數(shù)據(jù)交互等?；瑮U也有兩個(gè)，與搖桿對(duì)應(yīng)，用來(lái)限制搖桿控制量的峰值。 123PWR1GND1IN3OUT2OUT4U3100uFC11C9C125V100uFC8VCCGND 31 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 15%的范圍內(nèi)；可以用僅80μ A 的待機(jī)電流，實(shí)現(xiàn)外部斷電；具有自我保護(hù)電路（一個(gè)兩級(jí)降頻限流保護(hù)和一個(gè)在異常情況下斷電的過(guò)溫完全保護(hù)電路）。該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開(kāi)關(guān)頻率為150KHz，與低頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。考慮到功耗、效率、散熱、干擾等因素，采用 12 V 轉(zhuǎn) 5 V 的電源芯片 LM2596，轉(zhuǎn)換電路如 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。以主控板電源設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)鋰聚合物電池 磷酸鐵鋰電池 30 明。在控制箱中工控機(jī)單元（工控機(jī)主板、硬盤(pán)、無(wú)線網(wǎng)卡、視頻采集卡、主顯示屏和觸摸屏及附件）、無(wú)線數(shù)傳單元（無(wú)線視頻接收模塊和無(wú)線數(shù)傳模塊）和主控單元均需提供 12V 電源。 所示。 遠(yuǎn)程控制箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 信號(hào)主控單元和工控機(jī)控制單元是該部分的兩大核心：信號(hào)處理主控單元在此作為下位機(jī)單元，主要完成控制信號(hào)的采集處理與發(fā)送，并通過(guò) RS232 與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；工控機(jī)控制單元在此作為上位機(jī)單元，主要完成復(fù)雜數(shù)據(jù)的計(jì)算和現(xiàn)實(shí)等。 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。副監(jiān)控界面左側(cè)為機(jī)器人本體姿態(tài)顯示界面，右側(cè)為導(dǎo)航地圖，上側(cè)為機(jī)器人本體具體所處方位和姿態(tài)，下側(cè)為車(chē)載攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置以及畫(huà)面切換調(diào)整按鍵等。副顯示屏大小為 10 寸顯示屏，具有觸摸功能。鍵盤(pán)為金屬不銹鋼拉絲鍵盤(pán)，在手感上更加細(xì)膩。 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 此外， PMAC 控制卡還可以運(yùn)動(dòng)后臺(tái) PLC 程序，對(duì) I/O 進(jìn)行掃描并輸出，這些 I/O信號(hào)可以是焊機(jī)的接口信號(hào)，也可以是其它外圍信號(hào)。 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(wú)刷直流電機(jī)伺服控制連接，通過(guò)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。 26 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。無(wú)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。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與多軸運(yùn) 動(dòng)控制器構(gòu)成電流、速度、位置三閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，完成機(jī)器人本體的關(guān)節(jié)控制。 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。支持兩點(diǎn)間進(jìn)行水平掃描。定位精度達(dá)177。內(nèi)置解碼器，集成多種通訊協(xié)議、波特率和多種協(xié)議。智能轉(zhuǎn)換，速度快。最大限度地減少了系統(tǒng)部件之間的連接，提高了系統(tǒng)的可靠性。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)。云臺(tái)內(nèi)裝兩個(gè)電動(dòng)機(jī)。 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(lái)的檢測(cè)不便。 圖 紅外熱波無(wú)損檢測(cè)儀 紅外熱成像技術(shù) 理論及應(yīng)用的研究重點(diǎn)是研究熱源，產(chǎn)品被加熱后， 材料內(nèi)部的缺陷改變復(fù)合材料局部的熱性能，導(dǎo)致材料表面溫度場(chǎng)的變化，通過(guò)材料表面的溫度圖譜即可判定缺陷， 采用專(zhuān)用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像信號(hào)處理，顯示出檢測(cè)結(jié)果，從而達(dá)到檢測(cè)目的，如 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。最大輸入功率可達(dá) 104kW。減速機(jī)廣 泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重運(yùn)輸、電力、能源、建筑建材、輕工、交通等工業(yè)部門(mén)?？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(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子。 空心杯電機(jī)（無(wú)刷直流） 21 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。其結(jié)構(gòu)和實(shí)物圖如 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 輪爪式機(jī)器人交替式行走 20 機(jī)械人本體電氣方案 減速機(jī)無(wú)刷直流電機(jī)減速機(jī)直線電機(jī)云臺(tái)攝像機(jī)紅外熱波無(wú)損檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器云臺(tái)控制器機(jī)器人控制器 控制層驅(qū)動(dòng)層 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 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)。 移動(dòng)副轉(zhuǎn) 動(dòng) 副輪 組 圖 3–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 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。考慮到其完整性和復(fù)雜性，整個(gè)巡線機(jī)器人系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可基于機(jī)器人本體控制器并做相應(yīng)的擴(kuò)展。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。同時(shí)通過(guò)對(duì)電機(jī)速度的調(diào)節(jié)，控制機(jī)器人滑行的速度，滿足不同情況的巡線要求。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。 針對(duì)巡檢機(jī)器人的工作特點(diǎn) ,通過(guò)建立巡檢機(jī)器人有限狀態(tài)機(jī)模型 ,實(shí)現(xiàn) 了遙控與局部自主控制模式的有機(jī)結(jié)合 ,采用預(yù)編程與傳感器定位結(jié)合的方法完成了巡檢機(jī)器人的自主越障控制 技術(shù)亮點(diǎn) 經(jīng)過(guò)分析將中科院沈自所的巡線機(jī)器人的技術(shù)亮點(diǎn)總結(jié)為以下幾點(diǎn)： 1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，方便攜帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡檢任務(wù)； 2) 在架空地線上行走，障礙物少，能越過(guò)部分轉(zhuǎn)角塔與直線桿塔。而且還能通過(guò)（ 9）號(hào)移動(dòng)關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)器人手臂的寬度來(lái)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。右圖是第二代機(jī)器人樣機(jī)結(jié)構(gòu)配置圖，第二代與第一代機(jī)器人在關(guān)節(jié)配置方面有一定改動(dòng)，底部安裝有移動(dòng)副，用來(lái)移動(dòng)機(jī)器人下部的控制箱調(diào)節(jié)機(jī)器人質(zhì)心。 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。 電力線參數(shù) 巡線類(lèi)型 架空地線 高壓電線 導(dǎo)線直徑 14mm18mm 水平塔的轉(zhuǎn)角范圍 0176。 。 研發(fā)人員們克服了這些問(wèn)題，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。 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。 存在的問(wèn)題 主要存在的技術(shù)問(wèn)題如下： 1) 在越障的時(shí)候要打開(kāi)至少一個(gè) Safety Hook，在大風(fēng)或者事故發(fā)生是 Expliner 的穩(wěn)定性有待商榷； 2) Expliner 僅僅具有檢測(cè)電線存在的問(wèn)題，而不能像 LineScout 那樣暫時(shí)修復(fù)電纜線來(lái)確保用電安全； 3) 在傾斜電線上越障時(shí)的穩(wěn)定性。 所示。比如在跨越懸垂索時(shí)，并不需要細(xì)化到每個(gè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)多少度，只是執(zhí)行幾個(gè)翻越步驟就行，這些步驟里面對(duì)應(yīng)機(jī)器人的位姿已經(jīng)預(yù)定義并存入了機(jī)器人 的控制器中。前輪上搭載了兩個(gè)傳感 器用來(lái)檢查線路是否完整安全。 Expliner 從 Loading Pipe 到電纜線轉(zhuǎn)移 機(jī)械結(jié)構(gòu) 如 圖 2–錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所示； 5) Expliner 能越過(guò)懸垂線夾。 所示； 3) Expliner 能夠爬上最大 30176。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。 控制系統(tǒng) 技術(shù)亮點(diǎn) 經(jīng)過(guò)分析將 LineScout 的技術(shù)亮點(diǎn)總結(jié)為以下幾點(diǎn)： 1) LineScout 的本體設(shè)計(jì)非常精妙，移動(dòng)輪爪結(jié)構(gòu)，爪臂結(jié)構(gòu)與中心承重結(jié)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而在幾個(gè)結(jié)構(gòu)的展開(kāi)與閉合之間跨越障礙物； 2) LineScout 搭載的云臺(tái)攝像機(jī)設(shè)計(jì)與安排的合理，兩個(gè)在爪臂結(jié)構(gòu)端，一個(gè)載輪臂端，還有一個(gè)在機(jī)械臂上，能讓機(jī)器人的視野 最大化； 3) LineScout 搭載了一個(gè)機(jī)械臂模塊，功能強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定，已在多環(huán)境下試驗(yàn)成功。 ROT與 TRA 電機(jī)用來(lái)展開(kāi)機(jī)器人的輪臂結(jié)構(gòu)和夾爪結(jié)構(gòu)。 ROL1， 2 兩個(gè)電機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng) SAFETY ROLLER 的開(kāi)閉。 簡(jiǎn)單修復(fù)電力線