高压隔离开关引流线拆装机器人遥控系统设计

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带电作业是保证供电可靠性的重要手段,但是带电作业具有危险性,对作业人员的人生安全存在隐患,因此带电作业机器人作为一种替代工具而出现。近年来带电作业机器人已经成为研究热点,并且取得了许多成果。虽然已经出现了用于紧固输电线路螺栓的带电作业机器人,但是高压隔离开关引流线的安装和拆卸仍然需要人工完成,所以需要研发用于高压隔离开关引流线拆卸和安装的带电作业机器人,并实现对机器人作业过程的远程控制。本文针对具有22个伺服电机、2个气缸、1个破拆机构和1个扭矩扳手的复杂拆装机器人的无线控制,设计了一个能够精准控制和螺母粗定位的遥控系统,实现与拆装机器人的通信、机器人运动控制、状态实时显示、视频实时显示、螺母的识别和螺母与破拆机构空间定位等功能。本文主要工作如下:1.实现了遥控系统的通信和拆装机器人的远程控制。在便于客户机操作的前提下,完成了 Modbus/TCP服务器电机地址表的编制,实现了 Modbus/TCP客户机。设计了机器人运动控制程序,在遥控系统界面按钮按下或者摇杆推动时,调用Modbus/TCP客户机向对应电机发送控制命令,能够远程控制拆装机器人完成升降平台4自由度移动、建立等电位、拆卸或安装工装悬挂、推动拆卸或安装工装移动、母线夹持、子线夹持、破拆机构对准螺母、螺母破拆、将螺栓推出螺孔、子线接线端子上螺栓对准螺孔、工件台上螺母取下、螺母拧紧等动作。同时,实现了遥控系统与供电电池的RS485串口通信。2.实现了基于深度学习的螺母识别和螺母、破拆机构的自动对中。使用Darknet对YOLOv3预训练模型进行训练,使用OpenCV调用YOLOv3模型,完成对螺母的识别。基于识别结果,使用单目视觉测距技术,完成螺母和破拆机构的空间定位,实现螺母和破拆机构的自动对中。3.实现了拆装机器人状态与作业场景的实时显示。使用多线程技术,用Modbus/TCP客户机获取机器人状态数据包,进行报文解析,实时显示电池电量、风速和机器人各电机位置、速度、转矩、告警等状态。对作业场景中8个摄像头的视频流进行实时播放。遥控系统与拆装机器人进行了联调测试。验证了机器人状态数据的实时传输与显示,视频流的实时播放,使用遥控系统界面按钮或者摇杆对机器人的运动控制等功能。测试结果表明,该遥控系统使用局域网无线通信距离达到20m,视频播放延时低于0.5s,机器人对控制命令的响应低于0.1s,功能完善,实时性良好,能够实现螺母与破拆机构的自动对中,具有一定智能性。
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