【正文】 因而難以分割成單獨的區(qū)域。障礙識別的基本方法是：①對視覺傳感器(攝像機) 采集到的圖像進行預(yù)處理，消除圖像噪聲，并采用經(jīng)Otsu 算法改良后的Canny 算子提取圖像邊緣。 垂直起降/越障機構(gòu) 巡線機器人在實際應(yīng)用過程中需要從地面可靠地固定到輸電線路上，并且能夠在運行過程中跨越遇到的防震錘、耐張線夾、懸垂線夾等各種障礙。在此方案中，提出一種新型的垂直起降/越障機構(gòu)，可達到機器人自動上線（從地面自主導航/人工遙控安放到巡檢線路上）、跨越障礙以及降落塔上智能充電塢上進行充電等功能。 1. 結(jié)構(gòu)型式四旋翼飛行器采用四個旋翼作為飛行的直接動力源，旋翼對稱分布在機體的前后、左右四個方向，四個旋翼處于同一高度平面，且四個旋翼的結(jié)構(gòu)和半徑都相同，旋翼1和旋翼3逆時針旋轉(zhuǎn)，旋翼2和旋翼4順時針旋轉(zhuǎn)，四個電機對稱的安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安放飛行控制計算機和外部設(shè)備。2. 工作原理 四旋翼通過調(diào)節(jié)四個電機轉(zhuǎn)速來改變旋翼轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)升力的變化，從而控制飛行器的姿態(tài)和位置。四旋翼飛行器是一種六自由度的垂直升降機，因此非常適合靜態(tài)和準靜態(tài)條件下飛行。 四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)形式如圖所示，電機1 和電機3 逆時針旋轉(zhuǎn)的同時，電機2 和電機4 順時針旋轉(zhuǎn)，因此當飛行器平衡飛行時，陀螺效應(yīng)和空氣動力扭矩效應(yīng)均被抵消。四旋翼飛行器在空間共有6個自由度（分別沿3個坐標軸作平移和旋轉(zhuǎn)動作），這6個自由度的控制都可以通過調(diào)節(jié)不同電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。電機1和電機3作逆時針旋轉(zhuǎn)，電機2和電機4作順時針旋轉(zhuǎn)，規(guī)定沿x軸正方向運動稱為向前運動，箭頭在旋翼的運動平面上方表示此電機轉(zhuǎn)速提高，在下方表示此電機轉(zhuǎn)速下降。在圖中，因有兩對電機轉(zhuǎn)向相反，可以平衡其對機身的反扭矩，當同時增加四個電機的輸出功率，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，當總拉力足以克服整機的重量時，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時減小四個電機的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實現(xiàn)了沿z軸的垂直運動。保證四個旋翼轉(zhuǎn)速同步增加或減小是垂直運動的關(guān)鍵。為了不因為旋翼轉(zhuǎn)速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變，旋翼1與旋翼3轉(zhuǎn)速該變量的大小應(yīng)相等。（3）滾轉(zhuǎn)運動：與圖b的原理相同，在圖c中，改變電機2和電機4的轉(zhuǎn)速，保持電機1和電機3的轉(zhuǎn)速不變，則可使機身繞x軸旋轉(zhuǎn)（正向和反向），實現(xiàn)飛行器的滾轉(zhuǎn)運動。旋翼轉(zhuǎn)動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉(zhuǎn)動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個旋翼中的兩個正轉(zhuǎn)，兩個反轉(zhuǎn)，且對角線上的來年各個旋翼轉(zhuǎn)動方向相同。在圖d中，當電機1和電機3的轉(zhuǎn)速上升，電機2和電機4的轉(zhuǎn)速下降時，旋翼1和旋翼3對機身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4對機身的反扭矩，機身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)飛行器的偏航運動，轉(zhuǎn)向與電機電機3的轉(zhuǎn)向相反。在圖e中，增加電機3轉(zhuǎn)速，使拉力增大，相應(yīng)減小電機1轉(zhuǎn)速，使拉力減小，同時保持其它兩個電機轉(zhuǎn)速不變，反扭矩仍然要保持平衡。向后飛行與向前飛行正好相反。（6）傾向運動：在圖f中，由于結(jié)構(gòu)對稱，所以傾向飛行的工作原理與前后運動完全一樣。對于這種特殊的工作環(huán)境，要求巡線機器人必須具備自動控制和主從遙控操作控制兩種工作方式，并具有在惡劣環(huán)境中可靠工作的能力。 規(guī)劃層由嵌入式計算機系統(tǒng)、控制輸入裝置（檢修、調(diào)試用控制面板）、圖像采集卡、I/O板卡及無線收發(fā)裝置等組成。由于線路情況復雜，因此規(guī)劃層的運動軌跡規(guī)劃主要是局部越障規(guī)劃，它可以通過接收來自控制面板的控制命令（檢修和調(diào)試時），或地面基站工作人員通過無線通信發(fā)過來的遙控命令（遙控操作），或利用傳感器提供的機器人周圍的局部環(huán)境信息，自動生成下一步的控制策略（自動控制方式），確保機器人可靠、快速的越過障礙。 　　規(guī)劃級通過RS232與直接控制級進行通信，指示控制級完成指令規(guī)定的運動軌跡。 　　執(zhí)行層是直接面向被控對象的，用來完成對各自由度的運動控制。 電機伺服控制單元。 252。由I/O板卡，限位開關(guān)等組成，執(zhí)行對執(zhí)行機構(gòu)的限位和電源系統(tǒng)的操作。 紅外成像儀和可見光攝像儀，用于對線路的檢測。 機器人供電系統(tǒng) 巡線機器人攜帶檢測通信儀器沿全線路行駛作業(yè)，完成對線路運行故障的檢測和對安全事故隱患的巡視，并將所檢測的信息實時向地面?zhèn)魉?，由地面進行分析處理。但是，高壓輸電線路分布在野外，跨越山川湖泊，巡線機器人作業(yè)時，能量消耗大，而現(xiàn)場沒有可供充電的電源，并且在巡線過程中頻繁的更換蓄電池會造成諸多不便，該因素會極大的限制巡線機器人的廣泛應(yīng)用。為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計鐵芯和線圈從高壓線路上獲取電能，獲取的電能通過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)流源，并通過充電使能電路向可充電電池組充電，同時，充電控制電路對電池電壓監(jiān)控以控制充電方式、是否充電、是否停機，并將信息傳送給巡線機器人主控制系統(tǒng)。在如此大的變化范圍之內(nèi)，為保證能為機器人連續(xù)供電，取電裝置必須在較小的電流時便能取得較高的能量，并且隨著電流不斷增加而增大。在目前使用的軟磁材料中，由于硅鋼片具有較大的飽和磁感應(yīng)強度及疊片系數(shù)，能取得較大的功率，故取其作為鐵芯材料。但由于高壓輸電線路無斷點，同時，機器人在行進過程中需懸垂子、平衡錘等障礙。2. 塔上智能充電塢充電在此方式中，機器人根據(jù)電源管理策略或人工指示，降落到塔上智能充電塢獲取其運行所需電源， 塔上智能充電塢。 塔上智能充電塢塔上智能充電塢由風光互補供電系統(tǒng)、機器人承載平臺和導航模塊組成。1. 風光互補供電系統(tǒng)風光互補供電系統(tǒng)結(jié)合了太陽能與風能的優(yōu)勢。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：太陽能與風能在時間上和地域上都有很強的互補性。在夏季，太陽光強度大而風小，冬季，太陽光強度弱而風大。如下圖所示，我省所處的區(qū)域太陽能資源均勻，區(qū)域差異較小。結(jié)合之后，由于太陽能與風能的互補性強，風光互補供電系統(tǒng)在資源上彌補了風電和光電獨立系統(tǒng)在資源上的缺陷。2. 機器人承載平臺機器人承載平臺為八變形的合成材料平臺，機器人降落到上面后，將充電探頭與平臺上的磁性插座緊密接觸，由充電電路完成充電。3. 導航模塊導航模塊負責引導要進行充電的機器人順利降落在塔上智能充電塢上。五、 預(yù)期目標和成果形式項目成果為：1. 輸電線路智能機器人系統(tǒng)一套；2. 客戶端配套軟件一套，windows運行環(huán)境；六、 合作單位或依托工程單位落實情況無七、 項目承擔單位的條件 項目承擔單位介紹作為導線覆冰在線監(jiān)測項目協(xié)作的西安思明電力科技有限公司成立于2010年9月16日，注冊資本501萬元人民幣，公司的主營業(yè)務(wù)領(lǐng)域為：架空高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)。目前公司主要經(jīng)營范圍為：電力設(shè)備、通信設(shè)備、智能控制系統(tǒng)的研制與銷售。 項目研究人員介紹思明公司擁有高電壓專家、博士生、研究生等高素質(zhì)人員組成的專業(yè)研發(fā)團隊：公司顧問：肖曉暉，博士后，美國伊利諾大學香檳分校（UIUC）機械工程系，長期從事機器人學、復雜機械系統(tǒng)動力學及振動控制、微/納米制造過程中的精密控制方法等方面的研究工作，先后主持和參加了國家級、省部級項目十余