电气控制及自动化毕业设计（论文）开题报告巡线小车越障控制.doc

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1、技术工程学院毕业设计（论文）开题报告姓 名刘亚龙专业电气工程及其自动化班级电传1班学 号10230114指导教师吴延明/马鸿飞题目类型工程设计题 目巡线小车越障控制系统一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献） (一) 选题背景 近年来，高压输电线路巡线机器人的研究引起了大家广泛的兴趣，它可以执行部分或全部输电线路的巡检工作，代替人们从事危险和劳累的工作。本文介绍的巡检机器人有两个相同的机械手，每个机械手由上臂和下臂组成。上臂由滚轮和夹钳组成。滚轮可单独或者一起旋转，驱动机器人在线行走。夹钳通过一个转动关节连接上臂，上臂通过一个转动关节连接下臂，下

2、臂通过一个棱柱关节连接机器人本体。两个棱柱形关节共用一个直线导轨，因此机械手可以在机器人本体上自主翻转。前面的机械手翻转时不能超过后面的机械手，反之亦然.基于专家系统的巡线机器人越障控制在一种新型运动机制的基础上，本文提出了500千伏（超高压）架空电力线巡线机器人的越障控制策略。该机器人的控制系统建立在递阶理论专家系统上，主要由知识库和推理机组成，能够实现机器人的自主越障。控制系统中将环境变量和模糊化的障碍参数作为专家系统的输入，进而产生越障规划。同时，关节变量可以通过计算机器人的运动学方程得出。通过越障规划和关节变量的计算，控制器驱动电机旋转并进行越障。关键词：巡线机器人；专家系统；越障1.

3、引言近年来，高压输电线路巡线机器人的研究引起了大家广泛的兴趣，它可以执行部分或全部输电线路的巡检工作，代替人们从事危险和劳累的工作。本文介绍的巡检机器人有两个相同的机械手，每个机械手由上臂和下臂组成。上臂由滚轮和夹钳组成。滚轮可单独或者一起旋转，驱动机器人在线行走。夹钳通过一个转动关节连接上臂，上臂通过一个转动关节连接下臂，下臂通过一个棱柱关节连接机器人本体。两个棱柱形关节共用一个直线导轨，因此机械手可以在机器人本体上自主翻转。前面的机械手翻转时不能超过后面的机械手，反之亦然。 高压输电线路上有很多种类的障碍，比如防震锤、单线夹、双线夹等。由于障碍位置和尺寸的不同，不可能采用相同的越障动作。为

4、解决这一问题，我们需要事先模拟一个障碍，然后控制机器人“前夹钳上升”-“后轮旋转”一步步的实现越障。显然，采用这种方式，我们必须详细的了解机器人所遇到的障碍并进行离线编程。如果障碍类型未知，或者障碍物不规则，机器人将无法进行越障。因此，我们最终采用机器人通过对障碍的判断，在线自动生成越障动作的方式。（二）研究意义 目前国内没有技术成熟的除冰机器人，而国外技术相对比较成熟的代表产品是加拿大魁北克水电研究院的SergeMontambault等人2000年开始研制的HQLineROVer遥控小车，它主要用于清除电力传输线地线上的覆冰，但是该机器人质量过大，结构复杂，并且只能清除两杆塔之间的覆冰，不具

5、备越障的功能，因此不能完全代替人工上线除冰借鉴国内外除冰机器人以及巡线机器人的优点，本文设计了一种高压线路除冰机器人。本机器人理论上可以满足直导线上覆冰不是太厚情况下的除冰需求，同时具备自主越障功能及高效、环保、节能的特点。本机器人运用模块化结构，采用仿生学原理进行设计，组成模块包括夹紧装置、行走装置、除冰装置、越障装置等。二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程一设计思想本设计选取小车整个环节中的一部分（仅越障机械手控制部分）控制系统设计。越障机械手控制是高压线路除冰机器人控制系统中最为复杂的环节，能够较灵活地跨越高压线路上的杆塔、防震锤、线夹、

6、悬垂等障碍。三组机械手协调工作，完成仿人爬行跨越障碍动作。二、毕业设计（论文）的任务1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献2、方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）3、系统设计，硬件和软件设计（其中还包括理论分析、设计计算、实验及数据处理、设备及元器件选择等）4、撰写设计说明书（毕业论文），绘制图纸5、指定内容的外文资料翻译三、毕业设计（论文）的主要内容、功能及技术指标1、 毕业设计（论文）的主要内容 根据仿人越障工艺，对三台机械臂（每条机械臂由3个电机伺服电机驱动）实现手动控制。 三档速度调节。 完善保护。 电源设计。2、 设计实现的主要功能 快速、高效，省电，做到调速范围大，速度平

7、滑过渡。 电源检测、预测 保护完善 为远程监控预留接口3、 主要参数、技术指标、工艺要求（1） 越障机械手：步进电机 100W（2） 编码器：增量式 5线制 脉冲数：20位，分辨率：1048576 （3） 越障机械手最高速度：100mm/s 最低速度:1 mm/s（4） 制动方式：机械制动 100VAC/100W（5） 速度误差小于0.5 mm/s，定位误差小于1mm（6） 速度给定级数：3级4、 其它需要说明的问题（1） 设计完善的保护功能。（2） 地面遥控功能（选做内容）四、毕业设计（论文）提交的成果1、 开题报告（不少于3000字）2、 设计说明书（约3万字左右），或毕业论文（约2万字左

8、右）3、 图纸（如果是毕业设计，则选1#图纸，原则上不少于两张；如果是毕业论文，则根据论文要求选择1#或2#图纸，图纸数量根据论文情况自定）4、中、英文摘要（中文摘要约200字，35个关键词）5、论文简介6、外文资料翻译（约5000汉字）五、毕业设计（论文）的主要参考文献和技术资料1、 主要参考文献和技术资料（1） 电力电子技术（第五版），王兆安等，机械工业出版社，2009（2） 电力拖动自动控制系统运动控制系统（第4版），阮毅、陈伯时主编，机械工业出版社，2009年11月（3） 电气测试技术(第3版)，林德杰，机械工业出版社，2008（4） 电力电子技术手册，Muhammad H. Rash

9、id主编，陈建业等译，机械工业出版社（5） 电器与PLC控制技术（第2版），张万忠,刘明芹主编.化学工业出版社 2005年5月（6） 电气控制技术（第3版），李仁主编,机械工业出版社，2008年7月（7） 工厂电气控制技术（第3版），承远主编,机械工业出版社，2006年7月（8） 可编程控制器原理及应用（第3版）, 钟肇新主编,华南理工大学出版社,2008年2月（9） 电子技术基础（模拟部分）（第四版）, 康华光 陈大钦，高等教育出版社,2003（10） 电子技术实验与课程设计（第三版），毕满清，机械工业出版社，2005，7（11） 电气传动自动化手册(第2版) ，天津电气传动研究所，机械工业

10、出版社，2005（12） 自动控制原理（第五版）；胡寿松；科学出版社（13） 工业组态软件实用技术；龚运新；清华大学出版社2、 相关网站（1） （2） 六、毕业设计（论文）加选专题部分（1） 伺服电机位置控制模式设计（2） 地面控制台设计三、毕业设计（论文）工作进度安排周次设 计 内 容 起止日期备注1了解及熟悉设计任务工艺及控制要求 2查找技术资料 根据工艺及控制要求确定控制系统方案3-4编写开题报告、控制系统仪表、控制器、电器等选型5-6硬件设计、绘制硬件图纸、相应部分设计说明书编写7-8软件设计、相应部分设计说明书编写 9硬件及软件设计部分完善、编写设计说明书等文件10完成图纸的绘制及文件编制、校对，递交初稿 11完成图纸的绘制及文件编制、校对，做好毕业设计的答辩准备12毕业答辩指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日