为了准确对巡检机器人穿越预定杆塔所需要的能量进行SOC估计,通过分析线路工况和实验数据,建立巡检机器人能耗模型。考虑到巡检机器人从起始杆塔到预定杆塔之间的累计误差会逐渐增大,导致抵达预定杆塔时无法对巡检机器人锂电池SOC准确估计。因此,结合巡检机器人能耗状态方程和锂电池量测模型,并采用扩展卡尔曼滤波的方法对巡检机器人锂电池SOC能耗的理论值进行迭代,同时,也引入次优渐消因子降低不确定参数的误差,提高SOC估计精度,且SOC估计误差均在1.7%以下。

为实现巡检机器人与太阳能充电基站充电座的准确可靠对接,提出了一套压紧轮碰检C型线夹粗定位以及基于模糊PID的精确定位、霍尔传感器及充电电流反馈对接状态的自主充电对接控制方法。粗定位确定充电座的位置及未安装充电头机械臂的位置;基于模糊PID的精确定位通过分析两机械臂之间距离与充电座与未安装充电头机械臂之间距离的关系,得到精确定位目标。为提高定位精度,首先采用卡尔曼滤波算法对倾角值进行平滑处理;其次,为了实现平稳运动,提出了sin速度曲线作为展臂电机速度控制的目标曲线;以实际位移与理论位移的偏差作为模糊PID系统的输入,控制展臂电机运动速度的输出,实现精确定位。实验表明,该自主充电对接方法高效、可靠、准确,能够满足自主充电对接的任务需求。

输电线路巡检机器人越障是巡检过程的重难点之一,针对此问题分析了巡检机器人跨越式通过障碍物时的运动规划,采用五次多项式对关节空间路径点进行插值生成运动轨迹,基于运动学和动力学建立了面向时间与能耗的越障优化模型,指出了机器人无碰避障的运动条件。为平衡全局搜索能力与局部搜索能力,避免算法陷入局部最优,通过自适应调整记忆项惯性权重,对传统粒子群算法进行改进,迭代寻优求解目标函数。仿真结果表明,该方法能有效平衡越障时间与能耗,规划轨迹满足机器人的无碰避障运动条件。

针对架空高压输电线路导线产生断股或散股等故障,从而产生线路安全运行问题,以500kV四分裂线路为例,着重进行了断股修补作业装置的构型研究,提出一种利用预绞丝护线条修补导线的断股修补机器人机构构型方案。依据预绞丝护线条修补工艺制定机器人作业规划,主要包括断股预处理与护线条安装作业。针对护线条安装作业,建立由作业装置、弹性护线条和柔性导线构成的仿真模型,通过作业仿真分析,得到系统的作业动态性能,验证断股修补作业的可行性。

为了提高基于点特征的SLAM算法的定位精度和鲁棒性,提出一种点线特征融合的快速单目视觉惯性SLAM算法。使用ELSED算法快速提取高质量的线特征,在非关键帧追踪时,基于连续帧之间微小运动的假设,实现连续图片间的快速线段匹配,且无需线段描述子。在插入新关键帧时,提取线段描述子来完成关键帧之间的线特征匹配,创造新的地图线。最后在公开数据集上进行实验,结果表明:ELSED算法在提取高质量线段的同时,耗时仅为LSD算法的13%;与传统利用线段描述子的匹配算法相比,此算法的时间效率提升了83%,并减少线段误匹配,提高系统定位精度,系统的平均跟踪帧率为33帧/s,保证了系统的实时性。

针时高压巡线机器人夹紧力测量的特殊要求．提出了一种通过测量电机的驱动电流问接获取夹紧力的方法，并从理论上验证了该方法的正确性。通过对实验数据的分析，提出了软件处理算法流程。实验结果表明，采用电流传感器测量巡线机器人夹紧力。反应灵敏、抗干扰能力强、安全可靠，成本低廉。该方法可应用于过载保护、拉压力控制等场合。

介绍了一种通过单片机W77E58对无线收发芯片nRF401进行智能控制的通用无线收发装王的设计方法，包括硬件电路和软件部分的实现方法，并培出了主要的CSI源代码。最后．进行了硬件电路的测试。开发的无线收发装置可以方便地嵌入各种带有串口的测量和控制系统中，实现无线数据的双向传输。

针对现有巡检机器人自动上下线系统作业风险高、无保护装置的特点,提出了一种巡检机器人自动上下线系统的制动装置,使自动上下线系统运行更加安全。设计了制动装置的三维模型,分析了制动装置的制动过程。建立制动装置的静力学模型,求解制动装置的制动稳定状态。使用ADAMS软件仿真制动装置制动过程中的动态特性,求解制动装置的制动时间与制动距离,证明了制动装置设计的合理性。通过现场实验,验证了该制动装置在机器人自动上下线过程中具有良好的可靠性与更高的安全性,具有工程应用和推广价值。

针对架空高压线路走廊周围树枝过度生长引起的安全隐患问题,设计一款沿线路走廊行驶的树枝切割机器人。分析风对线路的影响,得到高压线路走廊的理论修剪区域;基于此,提出树枝切割机器人的原理构型;以110 kV高压线路为例,设计机器人的虚拟样机模型并对其作业方式进行规划,利用D-H参数法建立机器人的运动学模型,求解末端作业空间并与理论修剪区域进行对比,验证机器人构型设计的合理性;最后,研制了树枝切割机器人的试验样机并在自建线路上进行模拟作业试验。结果表明:该试验样机关节运动性能良好,能有效修剪线路周围的树枝。

姿控发动机通过推力器控制推力,提高空间飞行器机动性能。推力性能测试是姿控发动机最重要的被测参数之一,其测量离不开推力测量试车台。针对姿控发动机推力性能测试要求,设计了姿控发动机试车台。为满足动态测试性能,机械结构采用Hyper Works分析并优化;为保证系统安全、稳定,测控系统采用labview的多重主/从嵌套模式搭建。测试结果表明,姿控发动机试车台不但能很好地满足姿控发动机推力性能测试的需求,而且其功能设计和良好的人机界面为姿控发动机的测试、改进提供了便利。