变电站巡检机器人的研究

作     者：石倩倩 

作者单位：山东科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈尔奎

授予年度：2018年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：巡检机器人 路径规划 磁导航 蚁群算法 

摘      要：变电站作为电力系统的核心之一,运行过程中会受到诸多因素的破坏导致其绝缘性能下降。定期检查设备运行情况是变电站正常安全工作的一项技术保障。巡检过程中,变电站巡检机器人能够克服人工巡检安全性及到位率低的问题,因此其代替人工巡检将是智能电网发展的必然趋势。本文以此为背景研究了变电站巡检机器人运动系统并对东平变电站进行路径规划。该运动系统采用磁导航方式按照预先设定好的最优路径完成巡检任务。本研究主要由系统方案设计和选型、东平变电站路径规划、运动系统算法分析、系统硬件电路设计及系统软件电路设计四部分组成,具体内容如下:首先,分析系统功能,最终确定以典型芯片MKL26作为本运动系统的主控芯片;导航方式采用磁导航,结合GPS定位实现定点停车;以超声波传感器作为本系统的避障方式;采用LCD显示屏显示位置信息;采用麦克纳姆轮(Mecanum wheel)组成车体架构,并对其进行运动学分析。其次,根据东平变电站平面简图建立路径规划所需要的环境模型,利用改进蚁群算法在该环境模型下做全局路径规划。建立运动系统的电机数学模型,采用增量式PID算法作为速度控制算法,在MATLAB的simulink环境下完成仿真分析。再次,设计系统硬件并根据硬件部分编写系统软件。系统的程序设计包括液晶显示子程序,速度控制子程序,超声波避障子程序,磁导航子程序,GPS定位子程序及射频子程序等。最后,通过系统调试,使机器人实现预期运动控制功能。