变电站智能巡检机器人行走系统设计及控制策略研究

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1、分类号:TP242.6学校代码:10128UDC:621.3学号:20151100316硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：控制科学与工程论文题目：变电站智能巡检机器人行走系统设计及控制策略研究英文题目：DesignandControlStrategyInvestigationofWalkingSystemforIntelligentPatrolRobotsAppliedinSubstations学生姓名：王冠导师姓名：王生铁教授二〇一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要随着微电子及计算机技术的飞速进步，智能

2、机器人的应用领域也越来越广泛。针对广东电网公司所属变电站对智能巡检机器人的特殊需求以及当前产品存在的不足之处，论文以变电站的工作环境为背景，设计了一种四轮独立驱动与转向的智能巡检机器人行走系统，给出了一套切实可行的控制策略，最终完成巡检机器人试验样机的装配，通过现场试验证实了研究内容的可行性。论文首先介绍了课题的背景和意义，综述了变电站巡检机器人国内外研究现状，并针对现有巡检机器人不足及实际应用需求，明确了本文的研究内容。其次，将变电站智能巡检机器人本体分为行走、导航、巡检三大系统，对其进行模块化分解，逐一分析了各模块在变电站巡检

3、工作中的主要任务和特殊要求。分析了四轮独立驱动与转向行走系统的运动模式，给出了行走系统详细的硬件设计方案，并完成了导航系统和巡检系统的硬件设计。再次，针对新型行走系统在实际运行中可能存在的问题，设计了步进电机角度校正、轮毂电机速度平滑、行走中“悬崖”判断等控制策略，提出了电量过低、通讯中断等情况的应对方法以及其它特殊情况的解决方案，并在主控板上编制了相应的软件代码。通过分析不同结构环境地图的优缺点，针对实际需求制定了可行的路径规划策略。最后，完成了变电站巡检机器人试验样机的搭建，综合样机试验与仿真试验两种方法，对机器人的功能模块与

4、控制策略进行了可行性验证，结合通信系统和本地后台服务器，在广东电网公司云浮500kV变电站完成了整套系统的现场试验，试验结果符合预期，验证了本文设计方案及研究内容的正确性及可行性。关键词：变电站；巡检；机器人；行走系统；控制策略I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofmicroelectronicsandcomputertechnology,theapplicationsofintelligentrobotsarebecomingmoreandmoreextensive.Aim

5、ingatthespecialrequirementsforintelligentpatrolrobotsinsubstationsinGuangdongGridCompanyandtheshortcomingsofthecurrentproducts,anintelligentpatrolrobot'swalkingsystemwithfour-wheeldrivingandsteeringindependentlyanditscontrolstrategiesaredesignedinthisthesisbasedonthew

6、orkingenvironmentofsubstations.Finally,theassemblyofthepatrolrobotprototypeiscompletedandthefeasibilityoftheresearchcontentisprovedthroughthefieldtest.Firstly,thisthesisintroducesthebackgroundandsignificanceofthesubjectresearch,surveysthedomesticandoverseasresearchsta

7、tusofequipmentinspectionrobotsforsubstation,andpointsouttheresearchcontentsinallusiontocurrentrobotdrawbacksandpracticalsubstationrequirements.Secondly,theintelligentpatrolrobotsinsubstationsaredividedinthisthesisintothreemajorsystemsofwalking,navigationandpatrol,andt

8、hemaintasksandspecialrequirementsinsubstationpatrolworksareanalyzedonthebasisofmoduledecomposition.Movementmodesofwalkingsys