電力巡檢障礙物識(shí)別策略研究

楊東澤 邵江明 李德玖 賈萱 溫裕鴻 徐靜

摘要：巡檢機(jī)器人沿導(dǎo)線行走，利用機(jī)器人本體上的檢測(cè)設(shè)備近距離對(duì)輸電線路進(jìn)行檢測(cè)。采用三臂耦合夾持式越障裝置，越過障礙物，且可以帶電工作?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)防震錘、懸垂線夾等障礙物的越障。

1.主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)包含組織層的裁決系統(tǒng)和外圍擴(kuò)展模塊，裁決系統(tǒng)擬采用兩個(gè)CPU：工業(yè)ARM主板EMB8610I和工控PC機(jī)EPIA-PS00，外圍擴(kuò)展模塊充當(dāng)協(xié)調(diào)層的作用，包含I/O擴(kuò)展模塊、LCD 12864顯示屏、CAN接口、USB轉(zhuǎn)232模塊、無線模塊等。

2.感知系統(tǒng)

感知系統(tǒng)按功能來分，可分為監(jiān)視功能、障礙物檢測(cè)功能和運(yùn)動(dòng)輔助功能三類。

監(jiān)視功能通過三個(gè)傳感器來實(shí)現(xiàn)，一是用于巡視導(dǎo)線的攝像頭，二是用于記錄當(dāng)前巡視導(dǎo)線位置的GPS，三是用于巡檢裝置跨障畫面實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛娴臄z像頭。

障礙物檢測(cè)功能，為實(shí)現(xiàn)障礙物的檢測(cè)，本文制定了障礙物三級(jí)識(shí)別方案，如圖所示。引入數(shù)據(jù)庫，對(duì)即將巡檢的障礙物GPS位置、順序、類型、尺寸及周圍異常狀況存儲(chǔ)到PC之中，并依此執(zhí)行三級(jí)識(shí)別。

運(yùn)動(dòng)輔助功能，運(yùn)動(dòng)輔助類傳感器包含姿態(tài)傳感器、編碼器、限位傳感器和電機(jī)電流檢測(cè)模塊等。該巡檢裝置有三個(gè)陀螺儀分別用以檢測(cè)機(jī)身水平姿態(tài)、前臂豎直姿態(tài)和后臂豎直姿態(tài)。編碼器采用增量式光電編碼器，用于電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度及速度的計(jì)算，以此達(dá)到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)速度環(huán)和角度環(huán)的閉環(huán)控制，并可以計(jì)算出執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的位置，故幾乎每個(gè)電機(jī)都配有編碼器。限位傳感器采用霍爾傳感器、行程開關(guān)和電容式接近開關(guān)三種，多數(shù)用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的限位，同時(shí)輔助編碼器清零，以防累積誤差。電機(jī)電流檢測(cè)用于電機(jī)的過載、短路保護(hù)，且可依此大致估計(jì)電機(jī)當(dāng)前扭矩，方便控制器合理驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

小結(jié)：制定了障礙物三級(jí)識(shí)別方案。引入數(shù)據(jù)庫，對(duì)即將巡檢的障礙物GPS位置、順序、類型、尺寸及周圍異常狀況存儲(chǔ)到PC之中，并依此執(zhí)行三級(jí)識(shí)別。實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的識(shí)別。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉宏， 王喆， 王向東，等. 面向盲人避障的場(chǎng)景自適應(yīng)分割及障礙物檢測(cè)[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)， 2013， 25（012）：1818-1825.

[2] 張素薇. 風(fēng)管清掃機(jī)器人多傳感器信息融合障礙物檢測(cè)[D]. 湖南大學(xué).

[3] 孟慶斌. 基于單目視覺的智能小車障礙物檢測(cè)研究[D]. 沈陽建筑大學(xué).

[4] 唐明， 洪波， 李湘文，等. 基于RNGK-FCM算法的大梁焊接障礙物識(shí)別[J]. 焊接學(xué)報(bào)， 2018， v.39（12）：62-66+135.

[5] 余搏立， 殷創(chuàng)業(yè)， 閆強(qiáng). 智能車賽道識(shí)別及控制策略研究[J]. 安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020（2）.

[6] 鄺沛江， 康磊， 莊衍豎. 車載攝像頭障礙物檢測(cè)中搜索策略研究[J]. 中國科技信息， 2015， 000（003）：80-81.

[7] 黃如林. 無人駕駛汽車動(dòng)態(tài)障礙物避撞關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)， 2017.

經(jīng)費(fèi)支持：衢州學(xué)院2020年國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（202011488028）

衢州學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院 浙江衢州 324000