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基于视觉的变电站巡检机器人导航线提取方法 被引量:6
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作者 薛阳 江天博 张晓宇 《广东电力》 2015年第12期13-18,共6页
根据室外环境的特点,提出一种基于朴素贝叶斯光照模式分类和导航线检测相结合的方法,以解决光照变化对导航线提取的影响。首先运用朴素贝叶斯对不同光照条件下的图像进行分类,然后根据图像中导航线区域颜色特征信息,结合边缘特征信息来... 根据室外环境的特点,提出一种基于朴素贝叶斯光照模式分类和导航线检测相结合的方法,以解决光照变化对导航线提取的影响。首先运用朴素贝叶斯对不同光照条件下的图像进行分类,然后根据图像中导航线区域颜色特征信息,结合边缘特征信息来检测导航线。经实验测试,在阴影遮挡、光照变化等情况下能够准确地提取出导航线,正确率达90%以上,该方法具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 视觉导航 变电站巡检机器人 朴素贝叶斯 颜色特征 边缘特征
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面向表计读数的变电站巡检机器人路径规划 被引量:26
2
作者 童枭军 陈洋 +2 位作者 路浩 熊凌 程磊 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2022年第8期167-177,共11页
将巡检机器人应用于变电站内的表计自动读数可以降低人力成本、提高工作效率,但由于仪表通常悬挂在高处,为了获取准确的读数,机器人观测时的位姿受到苛刻的约束。此外,机器人读数时云台调整时间消耗大大降低了巡检效率。针对此问题,本... 将巡检机器人应用于变电站内的表计自动读数可以降低人力成本、提高工作效率,但由于仪表通常悬挂在高处,为了获取准确的读数,机器人观测时的位姿受到苛刻的约束。此外,机器人读数时云台调整时间消耗大大降低了巡检效率。针对此问题,本文通过分析观测窗约束、路网约束,以及云台姿态调整时间消耗,以机器人完成巡检任务的总时间为代价,建立了面向表计读数的机器人路径规划模型。然后,提出一种信息素重利用的蚁群优化算法用以求解机器人的巡检路径与停靠方案。仿真实验表明本文方法得到的巡检路径在时间消耗上比初始时间代价节省了66%,从而验证了模型的有效性与算法的可行性。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 路径规划 观测窗 信息素重利用 蚁群优化算法
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基于深度强化学习的变电站巡检机器人自动化控制方法研究 被引量:52
3
作者 董诗绘 牛彩雯 戴琨 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期172-177,共6页
针对变电站巡检机器人在传统运动规划方法下存在的难以规划出平滑路径、不确定环境下动作不可测等问题,提出研究不确定条件下的变电站巡检机器人运动规划问题的深度强化学习方法。文中分析了深度学习中奖励值模型II、探索策略和神经网... 针对变电站巡检机器人在传统运动规划方法下存在的难以规划出平滑路径、不确定环境下动作不可测等问题,提出研究不确定条件下的变电站巡检机器人运动规划问题的深度强化学习方法。文中分析了深度学习中奖励值模型II、探索策略和神经网络结构对整个运动规划的影响,设计了不同结构的神经网络,并开展了相关的对比实验。结果表明,在当前任务场景下,相同的运算量神经网络结构C2比神经网络结构C1和神经网络结构C3的计算时间要短。因此,在计算资源短缺时,建议采用神经网络结构C2,更有利于对变电站巡检机器人进行精准的运动规划,提高自动化控制效率。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 深度强化学习 自动化控制 神经网络结构 奖励值模型
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变电站巡检机器人重定位研究 被引量:8
4
作者 李忠发 杨光 +1 位作者 马磊 孙永奎 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2020年第S01期599-602,共4页
由于变电站环境复杂,人工巡检强度大、效率低,文中研究了巡检机器人的硬件框架,基于自适应蒙特卡洛算法(Adaptive Monte Carlo Localization,AMCL)完成巡检机器人的定位研究;针对自适应蒙特卡洛算法在实际工程中应用的不足,给出了相应... 由于变电站环境复杂,人工巡检强度大、效率低,文中研究了巡检机器人的硬件框架,基于自适应蒙特卡洛算法(Adaptive Monte Carlo Localization,AMCL)完成巡检机器人的定位研究;针对自适应蒙特卡洛算法在实际工程中应用的不足,给出了相应的解决策略;就AMCL算法无法快速进行定位,恢复设计了一种基于数据库的重定位方法,利用数据库存储定位值,当定位失匹配时,获取数据库存储的定位值用于初始化粒子,从而实现快速恢复定位。实验结果表明,改进后的AMCL算法在定位丢失后恢复定位的性能明显优于原始AMCL算法。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 AMCL 重定位
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基于激光传感器的变电站巡检机器人导航 被引量:19
5
作者 冯坤 马磊 孙永奎 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第2期118-120,13,共4页
针对变电站环境复杂,人工巡检强度大,效率低的问题,研究了基于激光雷达的巡检机器人系统。采用激光即时定位与地图构建(SLAM)算法建立环境地图,应用自适应蒙特卡洛定位(AMCL)算法结合激光以及里程计的数据进行实时定位。针对变电站环境... 针对变电站环境复杂,人工巡检强度大,效率低的问题,研究了基于激光雷达的巡检机器人系统。采用激光即时定位与地图构建(SLAM)算法建立环境地图,应用自适应蒙特卡洛定位(AMCL)算法结合激光以及里程计的数据进行实时定位。针对变电站环境,在地图中标定巡检坐标以及路径中的关键点,设计了全局路径规划以及点对点的导航算法。实验结果表明:巡检机器人能在室内外有效工作,室内外测试条件下的x和y方向的平均绝对误差均小于2 cm,角度的平均绝对误差均小于2°。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 激光雷达 导航
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基于深度学习的变电站巡检机器人道路场景识别 被引量:17
6
作者 刘明春 张葛祥 +2 位作者 黄占鳌 鲜开义 黄志伟 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第13期158-163,共6页
为了提升变电站巡检机器人对自身所处环境的理解能力,将深度学习技术应用于变电站巡检机器人对道路场景的识别中,提出了一种全卷积道路场景识别网络(road scene recognition net,RSRNet)。该网络主要由相对浅层的编码网络和镜像结构与... 为了提升变电站巡检机器人对自身所处环境的理解能力,将深度学习技术应用于变电站巡检机器人对道路场景的识别中,提出了一种全卷积道路场景识别网络(road scene recognition net,RSRNet)。该网络主要由相对浅层的编码网络和镜像结构与跳层融合结构相结合的解码网络组成,通过编码网络提取图像特征后由解码网络识别出图像目标信息。通过实验表明,本文提出的网络在同类型网络中识别精度及效率更高,同时在实际变电站场景中也表现出了优良的场景识别性能。 展开更多
关键词 深度学习 全卷积神经网络 变电站巡检机器人 场景识别
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一种基于深度神经网络的变电站巡检机器人路面识别方法 被引量:17
7
作者 董翔宇 张中 +3 位作者 朱俊 吴永恒 杜鹏 魏南 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2020年第S02期389-391,共3页
目前变电站巡检机器人大多基于SLAM或GPS进行定位导航,在变电站中受电磁信号干扰及环境变化干扰,存在较大的定位误差。而基于图像识别的道路导航,受光照影响,存在很大的局限性。为此,根据变电站巡检机器人运行工况,提出了一种基于六角... 目前变电站巡检机器人大多基于SLAM或GPS进行定位导航,在变电站中受电磁信号干扰及环境变化干扰,存在较大的定位误差。而基于图像识别的道路导航,受光照影响,存在很大的局限性。为此,根据变电站巡检机器人运行工况,提出了一种基于六角锥体模型(hexcone model)的图像预处理算法,结合神经网络的路面识别算法,以实现变电站巡检机器人能够在复杂光照环境下的路面识别。该算法通过摄像头获取路面的实时图像信息,然后利用六角锥体模型处理图像中由外界环境因素所带来的干扰,对图像进行预处理,最后利用深层卷积神经网络(deep convolutional neural network,DCNN)方法提取处理后的图像特征并完成道路分割。实验结果表明,该方法能够在不降低路面识别精度的基础上,保证较高的光照适应度,具有较强的抗干扰能力。 展开更多
关键词 场景识别 六角锥体模型 深层卷积神经网络 变电站巡检机器人
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基于改进遗传算法的变电站巡检机器人路径规划 被引量:28
8
作者 柯清派 史训涛 +3 位作者 袁智勇 雷金勇 刘迎澍 任超 《电测与仪表》 北大核心 2023年第8期144-149,156,共7页
变电站巡检机器人的路径规划是一个复杂的组合优化问题。与经典的TSP问题不同,变电站巡检线路中各坐标之间并不具备完全的连通性,传统的优化方法难以解决此类问题。为此,文中提出一种改进遗传算法用于巡检路径规划,采用拓扑图对机器人... 变电站巡检机器人的路径规划是一个复杂的组合优化问题。与经典的TSP问题不同,变电站巡检线路中各坐标之间并不具备完全的连通性,传统的优化方法难以解决此类问题。为此,文中提出一种改进遗传算法用于巡检路径规划,采用拓扑图对机器人工作环境进行建模,然后采用特殊的交叉算子、自适应变异算子和淘汰算子,对每一代被淘汰的个体进行逆转变异并将产生的新个体重新加入种群,随迭代次数调整变异概率,从而对连续的规划空间直接进行寻优。仿真结果表明,该算法在巡检机器人路径规划中与模拟退火算法、传统遗传算法和基于个体相似度改进的自适应遗传算法(ISAGA)相比,得到的路径平均长度分别缩短了4.9%、8.3%和3.1%,并且具有更好的收敛性和稳定性,在实际的巡检任务中能够起到更好的效果。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 路径规划 改进遗传算法 寻优
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基于局部监督深度混合模型的变电站巡检机器人道路场景识别 被引量:14
9
作者 董翔宇 李安 +3 位作者 汪太平 祁麟 汪世才 朱仲贤 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第6期748-752,770,共6页
近年来,在各种图像分类和处理中,卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)取得了明显的优势。通过CNN中的全连通顶层和中间层等,可有效获取具有全局语义信息的深度特征以及包含局部语义信息的卷积特征,以此来提升图像识别的效... 近年来,在各种图像分类和处理中,卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)取得了明显的优势。通过CNN中的全连通顶层和中间层等,可有效获取具有全局语义信息的深度特征以及包含局部语义信息的卷积特征,以此来提升图像识别的效果。为了进一步改进变电站巡检机器人对自身所处环境的理解能力,特别是在依赖于道路场景中整体和细节图像相结合来进行特征识别的条件下,文章提出了一种基于局部监督深度混合模型的识别网络对变电站巡检机器人道路场景进行识别,以实现对卷积特征的有效应用。首先该识别网络可以有效地避免卷积特征捕获到的局部对象在高度压缩的全连接层表示中被明显消除的问题;其次在局部卷积监督层的辅助下,通过直接将标签信息传播到卷积层,实现对图像的局部结构进行增强以补充场景图像中无序的中层语义信息;同时添加空间卷积操作来处理由于遮挡所造成的信息丢失。实验结果表明,局部监督深度混合模型网络在明显提高推理速度的同时,能够保持较高的识别精度,并在实际变电站场景的识别中表现出优秀的性能。 展开更多
关键词 场景识别 卷积神经网络(CNN) 局部卷积监控 变电站巡检机器人
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变电站巡检机器人避障方法研究与应用 被引量:20
10
作者 鲜开义 彭志远 +3 位作者 谷湘煜 梁洪军 蒋鑫 查盛 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第5期1957-1962,共6页
为提升变电站巡检机器人的导航避障能力,将深度学习技术应用于变电站场景识别中,提出了一种基于深度卷积神经网络的避障方法。该方法联合图像分类和语义分割两个分支来共同辅助机器人导航避障,分类分支通过获取图像全局信息,保证机器人... 为提升变电站巡检机器人的导航避障能力,将深度学习技术应用于变电站场景识别中,提出了一种基于深度卷积神经网络的避障方法。该方法联合图像分类和语义分割两个分支来共同辅助机器人导航避障,分类分支通过获取图像全局信息,保证机器人正确行驶方向;而语义分割支路则根据图像局部信息以及机器人前方目标类别,指导机器人准确避障。实验结果表明,避障方法可以高效地对图像进行分类和分割,同时,在实际变电站环境中,该方法也能为巡检机器人提供有效的避障信息,实现实时自主避障。 展开更多
关键词 卷积神经网络 语义分割 图像分类 变电站巡检机器人 避障
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变电站巡检机器人道路语义分割方法及其应用 被引量:4
11
作者 鲜开义 杨利萍 +3 位作者 周仁彬 梁洪军 蒋鑫 查盛 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第15期6151-6157,共7页
为提升变电站巡检机器人对道路场景的识别理解能力,将深度学习技术应用于变电站巡检机器人中,提出了一种适用于变电站道路场景的全卷积语义分割网络。该网络借鉴ENet编码结构提取图像特征,同时融入多种解码结构来获取更多有效特征,恢复... 为提升变电站巡检机器人对道路场景的识别理解能力,将深度学习技术应用于变电站巡检机器人中,提出了一种适用于变电站道路场景的全卷积语义分割网络。该网络借鉴ENet编码结构提取图像特征,同时融入多种解码结构来获取更多有效特征,恢复图像目标信息。同时,针对巡检机器人以及变电站道路特点,将语义分割结果转化为机器人前方目标信息以及机器人偏离情况信息,辅助机器人导航避障。实验结果表明:所提出的网络有效地提升了图像分割精度,并能较好地适应于实际变电站环境中。研究结果为机器人提供了有效的道路场景信息,辅助机器人导航避障。 展开更多
关键词 全卷积神经网络 语义分割 变电站巡检机器人 避障
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变电站设备巡检机器人视觉导航方法 被引量:42
12
作者 杨森 董吉文 鲁守银 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期11-16,共6页
针对变电站巡检工作的实际需求,介绍了一种基于轨线引导的巡检机器人单目视觉导航方法。对于预先设置的引导轨线和停靠位标识,采用OpenCV和DirectShow软件库来开发视频采集程序,实现道路视频信息的实时采集;通过HSI模型对图像进行颜色提... 针对变电站巡检工作的实际需求,介绍了一种基于轨线引导的巡检机器人单目视觉导航方法。对于预先设置的引导轨线和停靠位标识,采用OpenCV和DirectShow软件库来开发视频采集程序,实现道路视频信息的实时采集;通过HSI模型对图像进行颜色提取,再采用数学形态学处理去除干扰信息;最终采用统计8-连通区的方法将导航线和停靠位标识分割提取出来,用采样估算方法计算导航线参数,通过比例系数融合导航参数以控制两驱动轮电机实现机器人的运动控制。实验表明,该方法实现了机器人的自主导航,能够适应绝大部分光照强度的环境,并具有较好的实时性和可靠性。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 视觉导航 轨线引导 目标提取 采样估算
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一种可升降式变电站室内巡检机器人控制系统设计 被引量:27
13
作者 姚楚阳 刘爽 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期116-122,共7页
针对变电站室内环境复杂,人工巡检强度大,传统巡检方式覆盖范围小、效率低的问题,研究了一种可升降式变电站巡检机器人。首先,根据变电站室内环境和巡检点的位置信息,设计了一种改进Floyd全局路径规划算法以搜索执行巡检任务的最优路径... 针对变电站室内环境复杂,人工巡检强度大,传统巡检方式覆盖范围小、效率低的问题,研究了一种可升降式变电站巡检机器人。首先,根据变电站室内环境和巡检点的位置信息,设计了一种改进Floyd全局路径规划算法以搜索执行巡检任务的最优路径,提升了机器人执行巡检任务的效率。其次,设计了一种基于欧拉数值积分的轨迹跟踪控制算法,提升了机器人的控制精度。最后,设计了升降平台和摄像头云台的控制方法。为了验证该控制系统方案的可行性,在室内环境进行了实验,结果表明机器人在执行完多次巡检任务后位置累积误差范围为10 cm,可以准确采集到电力设备图像数据,满足变电站巡检任务要求。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 运动控制 路径规划 轨迹跟踪
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面向变电站机器人的仪表检测与场景理解技术 被引量:5
14
作者 彭志远 谷湘煜 +3 位作者 杨利萍 周仁彬 邹娟 刘晓熠 《计算机工程与设计》 北大核心 2021年第12期3540-3547,共8页
为提升变电站巡检机器人巡检效率和环境适应能力,将深度学习算法应用于变电站巡检机器人仪表检测和道路场景理解中,提出一种多视觉任务交替实现的轻量级卷积神经网络。该网络由骨干结构、控制模块、任务分支3部分串联组成,通过改进的Inc... 为提升变电站巡检机器人巡检效率和环境适应能力,将深度学习算法应用于变电站巡检机器人仪表检测和道路场景理解中,提出一种多视觉任务交替实现的轻量级卷积神经网络。该网络由骨干结构、控制模块、任务分支3部分串联组成,通过改进的Inception结构结合注意力模型提取图像特征信息,引入基于分类思想的控制模块实现仪表检测和场景理解支路交替运行,使网络充分利用平台计算资源,避免对无效信息的处理。实验结果表明,所提网络与传统网络相比,其精度与效率都有较大的提升,同时,在实际变电站场景中,该网络也体现出更高的适应性,可以更好辅助机器人完成巡检任务。 展开更多
关键词 深度学习 变电站巡检机器人 图像分类 仪表 场景理解
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电力巡检机器人移动式无线充电系统分析与验证 被引量:1
15
作者 江炳蔚 魏斌 +2 位作者 蒋成 何浩 吴晓康 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期360-368,共9页
为提升变电站的智能化程度,减少巡检成本,采用电力巡检机器人代替人工进行日常巡检。但电力巡检机器人续航能力有限,无法实现全天候巡检,于是使用移动式无线充电的方式进行供电,实现边走边充与二十四小时全天候巡检。本文中首先分析了... 为提升变电站的智能化程度,减少巡检成本,采用电力巡检机器人代替人工进行日常巡检。但电力巡检机器人续航能力有限,无法实现全天候巡检,于是使用移动式无线充电的方式进行供电,实现边走边充与二十四小时全天候巡检。本文中首先分析了线圈互感与系统效率之间的关系;接着,针对系统中采用的分段式发射线圈导轨,提出了导轨软切换方式,减小切换过程中的冲击电流,保护了电路元件;最后,通过实验,验证了线圈互感对效率的影响以及导轨软切换方式的可行性与有效性。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 无线充电 发射线圈导轨切换 软切换
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无人变电站智能机器人的视觉导航研究 被引量:26
16
作者 左敏 曾广平 涂序彦 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2464-2468,共5页
为了在无人变电站利用轮式机器人实现仪表、装置、设备的巡视、检测,本文提出一种基于"引导线"识别的视觉导航方法.轮式机器人利用摄像机采集路面环境信息,通过视频识别引导线,根据引导线的实际位置与预定位置的偏差,利用智能... 为了在无人变电站利用轮式机器人实现仪表、装置、设备的巡视、检测,本文提出一种基于"引导线"识别的视觉导航方法.轮式机器人利用摄像机采集路面环境信息,通过视频识别引导线,根据引导线的实际位置与预定位置的偏差,利用智能PID控制方法,控制机器人左、右轮的运动速度,从而控制机器人行进的方向.变电站实际应用效果表明:该导航方法简单可靠,完全能满足变电站巡检机器人导航的要求. 展开更多
关键词 视觉导航 引导线识别 PID控制 变电站巡检机器人
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基于改进JPS算法的电站巡检机器人路径规划 被引量:14
17
作者 张凡 蔡涛 +1 位作者 刘文达 范亚雷 《电子测量技术》 2020年第8期10-16,共7页
为提升变电站巡检机器人路径规划的速度和稳定性,运用一种改进的跳点寻路(JPS)算法对巡检机器人的路径规划系统进行优化。针对跳点搜寻部分,使用系统位运算指令加快跳点搜寻的速度;针对跳点筛选部分,通过剪枝操作删除不必要的跳点,进一... 为提升变电站巡检机器人路径规划的速度和稳定性,运用一种改进的跳点寻路(JPS)算法对巡检机器人的路径规划系统进行优化。针对跳点搜寻部分,使用系统位运算指令加快跳点搜寻的速度;针对跳点筛选部分,通过剪枝操作删除不必要的跳点,进一步减少跳点数量。先测试改进算法的可行性,测试实验表明随着规划节点数的增加,改进JPS算法规划性能提升明显,更加适合于变电站这种比较复杂的环境。然后将改进JPS算法应用于基于机器人操作系统的变电站巡检机器人上,搭建变电站仿真地图,编写改进JPS算法全局路径规划器。仿真结果表明,使用改进JPS算法的路径规划器在500 m×700 m的变电站地图中规划速度是使用常规JPS算法路径规划器的2倍,极大提升了巡检机器人的路径规划的稳定性。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 跳点寻路 路径规划 ROS
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基于视觉导航的巡检机器人双模控制研究 被引量:22
18
作者 薛阳 张晓宇 +2 位作者 江天博 陈明超 张茂胜 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第11期1982-1987,共6页
根据变电站巡检机器人在视觉导航过程中的运动特点,建立了其控制系统数学模型。然后通过阈值切换的方法设计了参数自寻优的模糊-最优双模控制器。当巡检机器人与实际导航路径有较大偏差时,采用基于遗传算法优化的模糊控制器来实现巡检... 根据变电站巡检机器人在视觉导航过程中的运动特点,建立了其控制系统数学模型。然后通过阈值切换的方法设计了参数自寻优的模糊-最优双模控制器。当巡检机器人与实际导航路径有较大偏差时,采用基于遗传算法优化的模糊控制器来实现巡检机器人的快速纠偏。当偏差较小时,采用最优反馈控制器来减小稳态误差。仿真结果表明,与常规单一的控制方法相比,所设计的模糊-最优双模控制器,提高了巡检机器人响应速度以及跟踪路径的精度,有效地改善了运动控制的性能。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 双模控制 遗传算法优化 模糊控制 最优控制
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