小型变电站智能巡检机器人设计与巡检规划研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800008硕士学位论文（学生类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：机械工程论文题目：小型变电站智能巡检机器人设计与巡检规划研究英文题目：SmallSubstationIntelligentInspectionRobotDesignandInspectionPlanningStudy学生姓名：刘昊校内导师：唐术锋高级工程师校外导师：徐洪涛正高级工程师二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要随着国内外变电站巡检机器人的成熟程度越来越高，以及为了适应新时代潮流，开发一款结构紧凑，操作简单，功能强

2、大的巡检机器人的时机已经成熟。本文主要针对一款小型变电站智能巡检机器人从理论到实践的初期过程进行详细论述。介绍了国内外巡检机器人的发展现状，通过分析国内外几款典型的巡检机器人的结构，功能以及性能的优缺点，提出了巡检机器人机械结构，导航与定位，无线通讯和信息采集和处理四大关键技术。针对巡检机器人进行巡检任务的功能需求以及变电站特殊的工作环境，提出巡检机器人总体方案设计；设计了以履带式移动方式为底盘的机械结构并用Pro-E软件进行建模；并对机器人进行了运动学和动力学分析，保证其运动可行性。通过对巡检机器人的控制系统需求分析，提出以嵌入式控制系统为核心的巡检机器人的控制

3、系统总体方案设计，并对巡检机器人控制系统进行了硬件设计和软件设计。通过对35Kv小型变电站进行栅格地图绘制，根据巡检工作的需求及其特性，对巡检机器人的路径规划进行了深入研究。搭建巡检机器人试验平台，验证了巡检机器人爬坡、跨越小型障碍以及汽车减速带等性能可靠；红外传感器、GPS以及姿态模块显示正常。实验表明，机器人能够满足日常运动控制需求，为后续的研究奠定了夯实的理论与实践基础。关键词：变电站；巡检；机器人；巡检规划I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofinspectionrobotsinsubstationsathom

4、eandabroad,itistimetodevelopapatrolrobotwithacompactstructure,simpleoperationsaswellaspowerfulfunctionstoadapttothetrendofthenewera.Thisarticlemainlydiscussestheinitialprocessofasmallsubstationintelligentinspectionrobotfromtheorytopractice.Thedevelopmentstatusofinspectionrobotsathomea

5、ndabroadwasintroduceed.Thefollowingfourvitaltechnologiesmechanicalstructure,navigationandpositioning,wirelesscommunicationandinformationcollectionofinspectionrobotswereproposedbyanalyzingthestructure,functions,advantagesanddisadvantagesofseveraltypicalinspectionrobotsathomeandabroadan

6、dwerediscussedindetailintheremainingpartofthedissertation.Aimingatthefunctionalrequirementsofpatrolrobotsperformingpatroltasksandthespecialworkingenvironmentofsubstations,theoveralldesignofpatrolrobotswasproposed;themechanicalstructureofpatrolinspectionrobotsforsmallsubstationswasdesi

7、gned,anditschassisstructureandPTZstructurewereintroduceedindetail;analyzethekinematicsandanalyticaldynamicsoftherobottoensureitsfeasibility.Throughtheanalysisofthecontrolsystemoftheinspectionrobots,theoveralldesignofthecontrolsystemoftheinspectionrobotwasproposed,andthemovementcontrol

8、syste