電氣控制及自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告巡線小車越障控制

1、技術(shù)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告姓 名劉亞龍專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)電傳1班學(xué) 號(hào)10230114指導(dǎo)教師吳延明/馬鴻飛題目類型工程設(shè)計(jì)題 目巡線小車越障控制系統(tǒng)一、選題背景及依據(jù)（簡(jiǎn)述題目的技術(shù)背景和設(shè)計(jì)依據(jù)，說(shuō)明選題目的、意義，列出主要參考文獻(xiàn)） (一) 選題背景 近年來(lái)，高壓輸電線路巡線機(jī)器人的研究引起了大家廣泛的興趣，它可以執(zhí)行部分或全部輸電線路的巡檢工作，代替人們從事危險(xiǎn)和勞累的工作。本文介紹的巡檢機(jī)器人有兩個(gè)相同的機(jī)械手，每個(gè)機(jī)械手由上臂和下臂組成。上臂由滾輪和夾鉗組成。滾輪可單獨(dú)或者一起旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在線行走。夾鉗通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接上臂，上臂通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接下臂，下

2、臂通過(guò)一個(gè)棱柱關(guān)節(jié)連接機(jī)器人本體。兩個(gè)棱柱形關(guān)節(jié)共用一個(gè)直線導(dǎo)軌，因此機(jī)械手可以在機(jī)器人本體上自主翻轉(zhuǎn)。前面的機(jī)械手翻轉(zhuǎn)時(shí)不能超過(guò)后面的機(jī)械手，反之亦然.基于專家系統(tǒng)的巡線機(jī)器人越障控制在一種新型運(yùn)動(dòng)機(jī)制的基礎(chǔ)上，本文提出了500千伏（超高壓）架空電力線巡線機(jī)器人的越障控制策略。該機(jī)器人的控制系統(tǒng)建立在遞階理論專家系統(tǒng)上，主要由知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的自主越障。控制系統(tǒng)中將環(huán)境變量和模糊化的障礙參數(shù)作為專家系統(tǒng)的輸入，進(jìn)而產(chǎn)生越障規(guī)劃。同時(shí)，關(guān)節(jié)變量可以通過(guò)計(jì)算機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程得出。通過(guò)越障規(guī)劃和關(guān)節(jié)變量的計(jì)算，控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行越障。關(guān)鍵詞：巡線機(jī)器人；專家系統(tǒng)；越障1.

3、引言近年來(lái)，高壓輸電線路巡線機(jī)器人的研究引起了大家廣泛的興趣，它可以執(zhí)行部分或全部輸電線路的巡檢工作，代替人們從事危險(xiǎn)和勞累的工作。本文介紹的巡檢機(jī)器人有兩個(gè)相同的機(jī)械手，每個(gè)機(jī)械手由上臂和下臂組成。上臂由滾輪和夾鉗組成。滾輪可單獨(dú)或者一起旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在線行走。夾鉗通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接上臂，上臂通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接下臂，下臂通過(guò)一個(gè)棱柱關(guān)節(jié)連接機(jī)器人本體。兩個(gè)棱柱形關(guān)節(jié)共用一個(gè)直線導(dǎo)軌，因此機(jī)械手可以在機(jī)器人本體上自主翻轉(zhuǎn)。前面的機(jī)械手翻轉(zhuǎn)時(shí)不能超過(guò)后面的機(jī)械手，反之亦然。 高壓輸電線路上有很多種類的障礙，比如防震錘、單線夾、雙線夾等。由于障礙位置和尺寸的不同，不可能采用相同的越障動(dòng)作。為

4、解決這一問題，我們需要事先模擬一個(gè)障礙，然后控制機(jī)器人“前夾鉗上升”-“后輪旋轉(zhuǎn)”一步步的實(shí)現(xiàn)越障。顯然，采用這種方式，我們必須詳細(xì)的了解機(jī)器人所遇到的障礙并進(jìn)行離線編程。如果障礙類型未知，或者障礙物不規(guī)則，機(jī)器人將無(wú)法進(jìn)行越障。因此，我們最終采用機(jī)器人通過(guò)對(duì)障礙的判斷，在線自動(dòng)生成越障動(dòng)作的方式。（二）研究意義 目前國(guó)內(nèi)沒有技術(shù)成熟的除冰機(jī)器人，而國(guó)外技術(shù)相對(duì)比較成熟的代表產(chǎn)品是加拿大魁北克水電研究院的sergemontambault等人2000年開始研制的hqlinerover遙控小車，它主要用于清除電力傳輸線地線上的覆冰，但是該機(jī)器人質(zhì)量過(guò)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且只能清除兩桿塔之間的覆冰，不具

5、備越障的功能，因此不能完全代替人工上線除冰借鑒國(guó)內(nèi)外除冰機(jī)器人以及巡線機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種高壓線路除冰機(jī)器人。本機(jī)器人理論上可以滿足直導(dǎo)線上覆冰不是太厚情況下的除冰需求，同時(shí)具備自主越障功能及高效、環(huán)保、節(jié)能的特點(diǎn)。本機(jī)器人運(yùn)用模塊化結(jié)構(gòu)，采用仿生學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，組成模塊包括夾緊裝置、行走裝置、除冰裝置、越障裝置等。二、主要設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、設(shè)計(jì)（研究）思想、解決的關(guān)鍵問題、擬采用的技術(shù)方案及工作流程一設(shè)計(jì)思想本設(shè)計(jì)選取小車整個(gè)環(huán)節(jié)中的一部分（僅越障機(jī)械手控制部分）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。越障機(jī)械手控制是高壓線路除冰機(jī)器人控制系統(tǒng)中最為復(fù)雜的環(huán)節(jié)，能夠較靈活地跨越高壓線路上的桿塔、防震錘、線夾、

6、懸垂等障礙。三組機(jī)械手協(xié)調(diào)工作，完成仿人爬行跨越障礙動(dòng)作。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的任務(wù)1、熟悉題目要求，查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)2、方案設(shè)計(jì)（包括方案論證與確定、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等內(nèi)容）3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，硬件和軟件設(shè)計(jì)（其中還包括理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理、設(shè)備及元器件選擇等）4、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文），繪制圖紙5、指定內(nèi)容的外文資料翻譯三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo)1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容 根據(jù)仿人越障工藝，對(duì)三臺(tái)機(jī)械臂（每條機(jī)械臂由3個(gè)電機(jī)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)）實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。 三檔速度調(diào)節(jié)。 完善保護(hù)。 電源設(shè)計(jì)。2、 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能 快速、高效，省電，做到調(diào)速范圍大，速度平

7、滑過(guò)渡。 電源檢測(cè)、預(yù)測(cè) 保護(hù)完善 為遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)留接口3、 主要參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)、工藝要求（1） 越障機(jī)械手：步進(jìn)電機(jī) 100w（2） 編碼器：增量式 5線制 脈沖數(shù)：20位，分辨率：1048576 （3） 越障機(jī)械手最高速度：100mm/s 最低速度:1 mm/s（4） 制動(dòng)方式：機(jī)械制動(dòng) 100vac/100w（5） 速度誤差小于0.5 mm/s，定位誤差小于1mm（6） 速度給定級(jí)數(shù)：3級(jí)4、 其它需要說(shuō)明的問題（1） 設(shè)計(jì)完善的保護(hù)功能。（2） 地面遙控功能（選做內(nèi)容）四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）提交的成果1、 開題報(bào)告（不少于3000字）2、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（約3萬(wàn)字左右），或畢業(yè)論文（約2萬(wàn)字左

8、右）3、 圖紙（如果是畢業(yè)設(shè)計(jì)，則選1#圖紙，原則上不少于兩張；如果是畢業(yè)論文，則根據(jù)論文要求選擇1#或2#圖紙，圖紙數(shù)量根據(jù)論文情況自定）4、中、英文摘要（中文摘要約200字，35個(gè)關(guān)鍵詞）5、論文簡(jiǎn)介6、外文資料翻譯（約5000漢字）五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要參考文獻(xiàn)和技術(shù)資料1、 主要參考文獻(xiàn)和技術(shù)資料（1） 電力電子技術(shù)（第五版），王兆安等，機(jī)械工業(yè)出版社，2009（2） 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（第4版），阮毅、陳伯時(shí)主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2009年11月（3） 電氣測(cè)試技術(shù)(第3版)，林德杰，機(jī)械工業(yè)出版社，2008（4） 電力電子技術(shù)手冊(cè)，muhammad h. rash

9、id主編，陳建業(yè)等譯，機(jī)械工業(yè)出版社（5） 電器與plc控制技術(shù)（第2版），張萬(wàn)忠,劉明芹主編.化學(xué)工業(yè)出版社 2005年5月（6） 電氣控制技術(shù)（第3版），李仁主編,機(jī)械工業(yè)出版社，2008年7月（7） 工廠電氣控制技術(shù)（第3版），承遠(yuǎn)主編,機(jī)械工業(yè)出版社，2006年7月（8） 可編程控制器原理及應(yīng)用（第3版）, 鐘肇新主編,華南理工大學(xué)出版社,2008年2月（9） 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第四版）, 康華光 陳大欽，高等教育出版社,2003（10） 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)（第三版），畢滿清，機(jī)械工業(yè)出版社，2005，7（11） 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化手冊(cè)(第2版) ，天津電氣傳動(dòng)研究所，機(jī)械工業(yè)出版社，2005（12） 自動(dòng)控制原理（第五版）；胡壽松；科學(xué)出版社（13） 工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)用技術(shù)；龔運(yùn)新；清華大學(xué)出版社2、 相關(guān)網(wǎng)站（1） （2） 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）加選專題部分（1） 伺服電機(jī)位置控制模式設(shè)計(jì)（2） 地面控制臺(tái)設(shè)計(jì)三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度安排周次設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 起止日期備注1了解及熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)工藝及控制要求 2查找技術(shù)資料 根據(jù)工藝及控制要求確定控制系統(tǒng)方案3-4編寫開題報(bào)告、控制系統(tǒng)儀表、控制器、電