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高压输电线软体巡检机器人磁致动机制及PI滑模控制研究 被引量:1
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作者 徐显金 张奕康 +2 位作者 颜海峰 刘兰兰 黄彦澔 《机床与液压》 北大核心 2024年第15期14-21,共8页
为解决高压输电线刚性悬臂巡检机器人尺寸大、笨重、越障不灵活、效率低等问题,设计一种高压磁致动软体巡检机器人,利用载流线圈在高压直流环形磁场中受到的安培力驱动软体机器人以柔顺和蠕动方式高效灵活地跨越多种障碍物。对该机器人... 为解决高压输电线刚性悬臂巡检机器人尺寸大、笨重、越障不灵活、效率低等问题,设计一种高压磁致动软体巡检机器人,利用载流线圈在高压直流环形磁场中受到的安培力驱动软体机器人以柔顺和蠕动方式高效灵活地跨越多种障碍物。对该机器人进行本体构型设计并分析其工作姿态,实现稳定巡检功能;对磁致动驱动器进行理论设计和分析,利用Comsol仿真软件对其所需驱动力进行仿真,验证理论的可实行性;通过拉格朗日法对高压磁致动软体巡检机器人进行动力学建模,构建系统动力学方程,获取机器人的关节角度、速度、加速度之间的关系;最后,通过MATLAB利用基于PI滑模控制法对简化后的高压磁致动软体巡检机器人动力学模型实行速度和角速度高精度追踪仿真。仿真结果表明:在滑模控制下,角度在1.5 s追踪上理想信号,角速度在0.3 s后追上理想信号,证明基于PI的滑模控制器能够实现对高压磁致动软体巡检机器人的有效控制。 展开更多
关键词 高压输电线 软体巡检机器人 磁致动 动力学建模 PI滑模控制
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双分裂高压输电线路四轮移动检修机器人虚拟样机设计与仿真 被引量:7
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作者 顾苏 邹德华 +2 位作者 邝江华 刘兰兰 江维 《机床与液压》 北大核心 2022年第11期60-66,共7页
针对目前人工带电更换间隔棒检修作业过程中存在效率低、劳动强度大、人身安全得不到保障等问题,设计一种适用于双分裂输电线路间隔棒带电检修的四轮移动机器人。通过分析作业环境及作业对象,设计双臂各带机械手的机器人结构并确定最优... 针对目前人工带电更换间隔棒检修作业过程中存在效率低、劳动强度大、人身安全得不到保障等问题,设计一种适用于双分裂输电线路间隔棒带电检修的四轮移动机器人。通过分析作业环境及作业对象,设计双臂各带机械手的机器人结构并确定最优的自由度;分析作业过程中的关键技术,提出旧间隔棒拆卸与新间隔棒安装的机器人作业运动规划;在INVENTOR环境下开发机器人虚拟样机三维模型,对作业过程中作业臂的关键状态进行运动学建模;在MATLAB环境下对机器人作业臂进行运动学仿真。结果表明:所设计的双分裂输电线路移动作业机器人虚拟样机能够满足带电检修作业需求,可为机器人物理样机开发提供参考。 展开更多
关键词 四轮移动检修机器人 虚拟样机 运动规划
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面向配电网带电作业的轻量化人体姿态估计安全识别研究
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作者 刘凯 赵慧敏 +4 位作者 吴田 吴晨 万亚旭 李晶 聂伟 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第9期3445-3455,共11页
带电作业是电力系统维护和运行中的关键环节,其安全性直接影响到人员的生命安全和设备的可靠性。针对目前配电网带电作业安全监控实时性差、人员行为识别不准确等问题,提出了一种基于轻量化人体姿态估计的配电网带电作业安全监控方法。... 带电作业是电力系统维护和运行中的关键环节,其安全性直接影响到人员的生命安全和设备的可靠性。针对目前配电网带电作业安全监控实时性差、人员行为识别不准确等问题,提出了一种基于轻量化人体姿态估计的配电网带电作业安全监控方法。首先,通过YOLOv8n-Pose模型对带电作业人员同时进行目标检测和人体姿态估计,并引入自适应轻量级自监督(Adaptive Lightweight Self-Supervised,ALSS)模块作为骨干网,优化内存访问以最小化冗余操作并提高速度,同时在空间金字塔快速池化(Spatial Pyramid Pooling-Fast,SPPF)模块加入注意力机制,增强模型对于不同尺度作业人员的池化能力,提升检测精度。其次,通过调整形状损失来改进软交并比(Soft Intersection over Union,SIOU)的损失函数以提升定位精度。最后,由时空图卷积网络(Spatial Temporal Graph Convolutional Networks,ST-GCN)提取时空图的空间姿态与时序信息,运用构建的配电网带电作业数据集进行试验,通过行为分类完成带电作业行为识别。结果表明,该模型在mAP@0.5提升3.4百分点的情况下,模型参数量和计算量分别降低50.5%和51.6%,ST-GCN能有效识别带电作业行为,平均准确率达88.0%,并且最终在Jetson XAVIER NX边缘计算机上顺利完成视频流检测任务测试。 展开更多
关键词 安全工程 姿态估计 YOLOv8n-Pose 时空图卷积网络 安全监护 边缘端
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基于GA-SA算法的无人机巡检输电铁塔三维航迹优化 被引量:26
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作者 刘书山 刘兰兰 +3 位作者 肖乔莎 郭昊 徐溧 陈彬 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第6期2438-2446,共9页
无人机巡检输电铁塔本体和金具、绝缘子等附属部件的航迹优化属于典型的旅行商问题。由于巡检对象的结构复杂、巡检部件多,采用单一的启发式算法会造成航迹重叠、容易陷入局部最优解等问题。为此,考虑无人机航迹三维空间结构的特点,引... 无人机巡检输电铁塔本体和金具、绝缘子等附属部件的航迹优化属于典型的旅行商问题。由于巡检对象的结构复杂、巡检部件多,采用单一的启发式算法会造成航迹重叠、容易陷入局部最优解等问题。为此,考虑无人机航迹三维空间结构的特点,引入全局搜索能力强的遗传算法(genetic algorithm, GA)与局部收敛速度快的模拟退火算法(simulated annealing, SA)相结合的无人机三维航迹混合GA-SA寻优算法。以无人机巡检500 kV超高压交流双回鼓型塔为例,根据三维有限元仿真得到的无人机电磁防护安全距离为2 m,结合巡检对象及常见缺陷出现的位置确定了61个高空安全悬停点,分别采用GA、SA和混合GA-SA算法对无人机遍历高空安全悬停点的航迹进行优化。结果表明:混合GA-SA算法的迭代收敛次数相比GA和SA分别减小了45.6%与55.2%,最优航迹距离分别缩短了8.1%与8.9%,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 无人机巡检 航迹优化 电磁防护安全距离 有限元方法 混合算法
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柔性输电线-带电作业机器人刚柔耦合特性分析 被引量:3
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作者 李化旭 邹德华 +2 位作者 刘兰兰 邝江华 江维 《机床与液压》 北大核心 2023年第9期29-33,61,共6页
输电线路带电作业机器人通过双轮行驶于高压电缆,刚性的机器人系统和柔性的输电线路之间构成了复杂的刚柔耦合系统,特别是在刚性系统和柔性系统的轮线接触处表现出较强的非线性复杂耦合特性。为保障机器人作业过程的稳定性,获取较好的... 输电线路带电作业机器人通过双轮行驶于高压电缆,刚性的机器人系统和柔性的输电线路之间构成了复杂的刚柔耦合系统,特别是在刚性系统和柔性系统的轮线接触处表现出较强的非线性复杂耦合特性。为保障机器人作业过程的稳定性,获取较好的作业动态性能,分别建立了柔性导线、刚性机器人以及柔性导线-刚性机器人的耦合动力学模型。基于该模型,在ADAMS中分几种不同典型工况对带电作业机器人线上作业行为的动力学特性进行了仿真研究。通过仿真特性曲线一方面验证了刚柔耦合动力学模型的有效性,另一方面通过仿真模型得到了合适的机器人动力学参数,从而实现机器人作业优化与控制。最后在带电线路进行现场引流板紧固作业试验,结果也验证了所提出的刚柔耦合动力学模型的工程实用性。 展开更多
关键词 柔性输电线 刚性机器人 刚柔耦合 动态特性 仿真研究
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多分裂输电导线接续管探伤检测机器人系统设计及探测空间分析 被引量:4
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作者 邹德华 蒋智鹏 +2 位作者 乔明明 邝江华 江维 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第27期12016-12024,共9页
输电线路是电能传输的重要通道,多分裂输电线路是电能传输的主力,接续管是多分裂输电线路上的重要金具,其压接质量和内部结构的好坏属于隐性工程且直接影响到输电线路的正常稳定运行。基于此,提出了一种适用于多分裂输电线路接续管探伤... 输电线路是电能传输的重要通道,多分裂输电线路是电能传输的主力,接续管是多分裂输电线路上的重要金具,其压接质量和内部结构的好坏属于隐性工程且直接影响到输电线路的正常稳定运行。基于此,提出了一种适用于多分裂输电线路接续管探伤检测的机器人机构构型,设计了探伤检测机器人的虚拟样机模型,并进行了探伤装置的探伤检测作业运动规划,建立了探伤装置的D-H坐标系,基于此推导了探伤检测机器人的运动学方程并对其运动学特性进行了分析,最后,基于所建立的运动学模型,基于蒙特卡洛法在MATLAB软件中利用机器人工具箱ROBOT TOOLBOX进行了仿真实验,通过选取合适的点云数得到了探伤检测机器人末端在四分裂导线狭小空间内三个空间方向上的可达空间点云图,同时搭建机器人的机械臂模型,通过设置合理的运动参数得到了机器人探伤检测的轨迹规划仿真结果。通过仿真结果可知,机器人末端在四分裂导线所构成的狭小作业空间内可以实现无盲区的探伤检测,同时机械臂运动轨迹稳定、平滑,可以无碰避障的实现多分裂导线上的接续管探伤检测,本文的研究对于输电线路接续管探伤装置的系统设计和开发及输电网智能运维管理具有重要理论意义和实际应用价值。 展开更多
关键词 多分裂输电导线 探伤检测 机器人 作业空间 轨迹规划
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基于分布式电流行波监测的输电线路故障精确定位装置研制 被引量:16
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作者 何智强 牛捷 +4 位作者 刘兰兰 李勃铖 刘钢 王振宇 彭沙沙 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第18期7798-7808,共11页
输电线路发生故障时,及时、准确地确定故障点位置对于快速抢修及保障电力系统的安全可靠运行具有重要意义。针对传统行波故障定位装置存在定位精度低、受影响因素多的问题,研制了一种基于分布式电流行波监测的输电线路故障精确定位装置... 输电线路发生故障时,及时、准确地确定故障点位置对于快速抢修及保障电力系统的安全可靠运行具有重要意义。针对传统行波故障定位装置存在定位精度低、受影响因素多的问题,研制了一种基于分布式电流行波监测的输电线路故障精确定位装置。考虑到故障行波电流具有频带宽、幅值高等特点,采用Rogowski线圈作为故障定位的基本传感单元,利用卫星授时模块的秒脉冲信号对恒温晶振时钟信号进行实时修正和IRIG-B码校正绝对时标。同时,在故障定位原理上消去行波波速、导线长度对定位精度的影响,仅利用行波波头到达定位装置的时刻计算故障点的准确位置。在实验室条件下对研制的装置开展了各项测量准确度试验和电磁兼容试验,装置在试验期间及试验后均能可靠工作,两分布式电流行波监测装置间的对时偏差小于0.1μs,故障位置的理论定位误差小于30 m、实际误差小于300 m,实现了档距范围内的高精度定位。最后,装置在某500 kV和110 kV输电线路工程上进行应用,运行期间稳定可靠。 展开更多
关键词 输电线路 故障定位装置 电流行波 同步对时 分布式监测
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