输电线路带电巡检作业单臂机器人行走姿态控制方法.pdf

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1、第31卷第2期电力科学与技术学报Vo【_31NO．22Ol6年6月JOURNALOFEIECTRICPOWERSCIENCEANDTECHNOLOGYJun．2016输电线路带电巡检作业单臂机器人行走姿态控制方法／严辛J，刘夏清，邹德华，章健军，郭昊，吴功平(1．国家电网湖南省电力公司带电作业中心，湖南长沙410100；z．武汉大学动力与机械学院，湖北武汉43007Z)摘要：针对输电线路单臂巡检机器人的行走姿态难以有效控制的问题，该文将机器人行走分成常态行走与爬坡行走2个状态，并给出相应的定义，分别采用基于状态变量反馈的状态空间法与PD控制法对

2、2种状态进行控制，利用Matlab对2种控制方法进行仿真，在搭建的实际线路上对所提出的2种控制方法进行方法验证。结果表明，提出基于状态空间法与PD控制法的输电线路带电巡检作业单臂机器人行走姿势控制迅速有效，可以满足实际应用需求。关键词：输电线路；单臂巡检机器人；姿态控制中图分类号：TM755；TM81文献标识码：A文章编号：1673—9140(2016)02—0115—06WalkingposturecontrolmethodoftransmissionlinesinglearminspectionrobotYANYu。LIUXia—qing，

3、ZOUDe—hua，ZHANGJian—jun，GUOHao，WUGong—plng。(1．LiveWorkingCenterofStateGridHunanElectricPowerCompany，Changsha410100，China2．SchoolofPowerandMechanica1Engineering，WuhanUniversity，Wuhan430072，China)Abstract：Becasueoftheproblemthatthetransmissionlinesinglearminspectionrobotisdiff

4、icultaceuratecontrolled，therobotwasdividedintotwostates，containingnormalwalkingandclimb—ingwalking，andtherespectivedefinitionwasgiven．ThetwostateswerecontrolledbythestatespacemethodbasedonstatevariablefeedbackandPDcontrolmethodrespectively，andtWOkindsofcontrolmethodsweresimu

5、latedbyusingMatlabsimulation．Intheend，theproposedtWOcon—tro1ITIethodswerevalidatedintheactualcircuitstructures．Theexperimentalresultsshowedthattheproposedcontrolmethodwasrapidandeffective，andcouldmeettheneedsofpracticalappli—cation．Keywords：transmissionline；singlearminspecti

6、onrobot；posturecontrol收稿日期：2016—01—19基金项目：湖南省工业支撑计划(2014GK2015)通讯作者：严宇(1986一)，男，博士，工程师，主要从事输电线路带电作业机器人的研究；E—mail：whuyanyu@foxmail．COrn116电力科学与技术学报2016年6月为了掌握线路运行状态，及时发现设备故障，电分析后，发现系统具有强烈的非线性，简单的线性化力部门目前主要采用定期人工巡检的方式监测线处理不能满足爬坡的姿态控制需要，因此，采用PD路，笔者针对两级杆塔之间的单档距线路设计一种控制方法设计机器人爬坡行

7、走的姿态控制器；最后小巧、可靠性高、双轮单臂巡检机器人。以安装在机器人上的倾角传感器为检测手段，通过单臂巡检机器人以大档距地线为行驶路径。受实验验证2种姿态控制器的有效性。重力的影响，线路宏观上会呈现一个开口向上的抛物线的形状，因此，机器人在连续行走过程中不可避机器人爬坡时静力学分析免地会遇到下坡和上坡的情况；另外，受机器人单臂结构的影响，机器人在行走中，重心不能始终维持在机器人爬坡时的静力学模型如图l所示，其中，两轮轴连线的中垂线上，导致机器人因失稳而出现工，Ⅱ，Ⅲ分别为机器人的行走轮、压紧轮、控制箱。姿态不受控制的现象。为了增加机器人的爬坡

8、能力，在手臂上设计了一个针对上述分析的机器人姿态控制这个问题，国压紧轮机构，用于增大行走轮所受的正压力，从而增内外的学者作了一些研究。对机体状态进行控