變電站巡檢機器人總體設計方案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 吸振。減少機器人機械松動，零件疲勞，電子元器件松動接觸不良等故障，延長機器人的維修周期；同時避免機器人上云臺震動過大過劇烈，保證捕獲的視頻穩定清晰。 驅動輪 驅動輪采用 臺灣得勝風硬輪， 10寸風硬輪（實心輪胎） 承受最大 負載高，適用于水泥路面或凹凸 不平等復雜地面，所配得勝風硬輪（實心輪胎），采用優質橡膠制成，荷重高，耐磨耐沖擊防穿刺、免充氣等優點。 實心輪胎（風硬輪）具有免充氣、防穿剌、載重高的優點，適合安裝后難拆卸的臺車或設備下面。 圖 2 驅動輪 7 輪胎規格 3504， 配置 6203 規格軸承，軸承內徑 17mm 輪胎直徑： 250mm(10 英 寸） 胎面寬度： 77mm 輪組凈重： 單輪承載： 280kg 萬象輪 本方案中機器人從動萬向輪 選用聚氨酯輪，能夠滿足要求。并配有防塵帽、密封圈、和防纏繞蓋能夠保持腳輪轉動部位的清潔。采用底板型穩定性好 圖 3 萬向輪幾何參數 圖 4 萬向輪實物圖 =20424164144 承載： 145kg； 支架表面處理：鍍鋅； 8 自主導航及定位系統設計 以磁傳感器 +雙 編碼器 +RFID 的多傳感器融合的全場定位方式 變電站巡檢機器人的導航目前主要有以下幾種方式： ? 巡線方式：在地面劃線，采用光電傳感器、攝像頭等傳感器檢測劃線，使機器人循線運行，機器人完全依賴地面劃線，一旦劃線有缺損或被遮擋，機器人將無法正常運行，可靠性大幅度降低，維護工作量很大； ? 電磁感應巡線方式：在變電站地面埋設磁釘或通電線圈，采用磁感應傳感器或霍爾傳感器檢測埋設的磁釘或通電線圈，使機器人沿著埋設的了磁釘或通電線圈的路徑運行。該種方式循線穩定可靠； ? 軌道方式：在變電站地面鋪設軌道，讓機器人像火車一樣沿著軌道 運行。該種方式機器人運行穩定可靠，但存在現場施工工作量較大，巡檢路徑一旦發生變化，需重新施工鋪設軌道，成本較高； ? 全場定位方式：該種方式采用高精度正交編碼器、高精度陀螺儀、激光傳感器、超聲傳感器、激光雷達等傳感器，實時檢測機器人的運動軌跡， 通過伺服控制系統實時調整，使機器人沿著既定路徑運行。該種方式機器人運行穩定可靠，現場施工工作量很小，巡檢路徑一旦發生變化，只需修改機器人的目標路徑，幾乎沒有維護成本。 結合巡檢機器人工作環境，擬采用 以磁傳感器 +雙編碼器 +RFID的多傳感器融合的全場定位方式 ，其工作原理如 圖 圖 6所示。 9 圖 5 RFID標簽及橫磁條埋設方法 圖 6 多傳感器融合全場定位的系統連接圖； 其中： BFID標簽， 橫碰條， 路徑， 機器人， 工控機， 運動控制器，電機編碼器， 導航磁傳感器組， ll、 RFID閱讀器、 1定位觸碰傳感器。 如 圖 2所示，在機器人 4運行路徑 3上的轉彎等特殊位置預先埋設 RFID標簽 l，用來校驗機器人的全場定位坐標。在每一段路徑內鋪設橫磁條 2作為機器人前進方向坐標的修正點，每個定位點通過其在該段路徑內的物理位置進行標識。每一段路徑 3的信息和坐標的 修正點的信息預先存儲在工控機 6中。 如 圖 3所示，工控機 6負責機器人 4運行路徑 3相關信息的存儲，并向運動控制器 7下發運動命令；運動控制器 7控制機器人 4運動，同時通過電機編碼器 8采集機器人 4速度和位置信息，計算機器人 4的全場坐標； RFID閱讀器 ll讀取 RFID標簽 l信息，主動上傳至工控機 6以便對機器人全場坐標進行校驗；導航碰傳感器組 9通過檢測與行走路徑的偏差來實時控制機器人跟蹤路徑，同時修正全場定位坐標中垂直與路徑方向上的誤差；定位磁傳感器 12檢測定位橫磁條 2，用于機器人修正全場定位坐標中沿路徑方向上的誤差。 機器人平面運動有三個自由度，如果僅采用磁傳感器，則只能檢測機器人傳感器與 路徑 的偏差，不能得到機器人的位置和方向信息，不利于靈活控制調度機器人；如果僅采用雙編碼器進行全場定位，則會有累計誤差，長距離定位誤差會越來越大。通過一定的算法可以將兩者的優點結合起來，既能夠使機器人的定位及可靠精準又能提供足夠的位置信息便于靈活的機器人控制。 10 RFID標簽的作用是校驗機器人的全場定位坐標，進一步提高機器人定位的可靠性。一般 RFID標簽用來檢驗機器人全場定位的坐標，如果機器人在半路遇到故障、磁傳感器 +雙編碼器地位突然丟失歷 史數據或者人為重啟，則可以通過 RFID標簽來讀取機器人的當前位置，重新恢復全場定位，達到校正機器人全場定位的坐標的目的。 該種方式的定位精度為 2cm左右，可以保證機器人在檢測點的位置誤差在允許范圍內。巡檢機器人要正常運行，必須做如下初始化： （ 1） 通過遙控機器人遍歷所有的路徑，得到巡檢路徑的電子地圖及監測點的位置信息。 （ 2） 在相應的監測點處確定各檢測點雙視云臺相應的姿態參數并保存。 機器人運動控制及路徑規劃 有了上述信息后，在正常情況下，機器人就可以執行巡檢任務了。控制機器人執行任務的指令信息為到達某 一坐標并執行相應任務。機器人巡檢巡檢任務包括常規巡檢任務和臨時巡檢任務。當機器人接收到控制中心發來的臨時巡檢任務時機器人便通過 floyd算法找到一條最優路徑去執行相應的任務。如果檢測到前方有障礙則機器人暫停，等待一段時間障礙還未消除，則重新規劃一條路徑繼續完成任務。 相關傳感器及參數 （ 1） 導航磁條 導航磁條是鐵氧體磁材系列中的一種，由粘結鐵氧體料粉與合成橡膠復合，經壓延成型等工藝制成的，具有柔軟性、彈性及可扭曲的條狀磁體。主要作為磁導航線鋪設在地面，引導自動導引車 AGV、自動手推車 AGC、無軌移 動貨架的運行。該型磁條柔韌性強，可彎曲折疊，不損害磁性；可塑性強，可隨意剪裁成需要的長度。 用來為巡檢機器人導航更為可靠。 規格 有 寬 50mmX厚 、寬 30mmX厚 。 11 圖 7 導航磁條 圖 8 貼于地面的磁條拋面示意圖 導航磁條 技術參數 磁條表面剩磁 200— 300Gs 檢測距離（ mm） 剩磁（ Gs） 100 1 80 2 60 5 40 10 20 20 （ 2）磁傳感器 深圳市佳順偉業科技有限公司專業研發生產自動導引車 AGV、自動手推車 AGC、無軌移動貨架、物流揀選 AGV小車上應用的磁導航傳感器、地標傳感器、導航磁條等產品，可以直接替代明電舍公司簡易 AGV上使用的 ME9014A、 ME9006AM1，以及日本 MACOME公司的 SMR100B、 SW192GS2744B等產品。可以根據客戶需求開發設計磁導航檢測產品。本公司產品價格合理、供貨期短，溫漂、磁飽和 等性能指標均優于進口產品。 12 圖 9 磁導航傳感器 CA16D型 AGV磁導航傳感器，安裝在 AGV車體前方的底部，距離磁條表面 20— 40mm，磁條寬度為 30— 50 mm，厚度 1mm。 CA16B型 AGV磁導航傳感器利用其內部間隔 10mm平均排布的 16個采樣點，能夠檢測出磁條上方 100 gauss以下 的微弱磁場，每一個采樣點都有一路信號對應輸出。 AGV運行時，磁導航傳感器內部垂直于磁條上方的連續 3—