基于DPS的高压带电作业机器人控制系统设计.pdf
《基于DPS的高压带电作业机器人控制系统设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于DPS的高压带电作业机器人控制系统设计.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Microcomputer Applications Vol.39,No.10,2023文章编号:10 0 7-7 57 X(2 0 2 3)10-0 0 6 8-0 5基金项目基于DPS的高压带电作业机器人控制系统设计微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第10 期姜文东1,汤春俊,梁加凯,傅卓君,秦威南(1.国网浙江省电力有限公司,浙江,杭州310 0 0 0;2.国网浙江省电力有限公司金华供电公司,浙江,金华32 10 0 0)摘要:由于高压带电作业机器人控制精度问题会影响作业效率和作业质量,为此设计基于DPS的高压带电作业机器人控制系统。系统采用下位机层、中间通信层、上位机层等3层系统
2、框架。硬件部分以DPS摄像机采集的图像为基础,在DSP芯片控制下,通过电极带动驱动器控制高压带电作业机器人作业。在软件部分设计3个关键程序,即作业目标识别程序、高压带电作业机器人作业规划程序高压带电作业机器人位置控制程序。结果表明,应用所设计系统后,带电作业机器人实际作业路径与预期最佳路径之间的拟合优度基本维持在0.9以上,说明系统对高压带电作业机器人的控制效果好。关键词:DPS;高压带电作业机器人;硬件设计;程序设计;控制系统中图分类号:TP254.8Design of High Voltage Live Working Robot Control System Based on DPSJI
3、ANG Wendong,TANG Chunjun,LIANG Jiakai?,FU Zhuojun,QIN Weinan(1,State Grid Zhejiang Electric Power Co.,Ltd.,Hangzhou 3100o0,China;2.Jinhua Power Supply Company of State Grid Zhejiang Electric Power Co.,Ltd.,Jinhua 3210oo0,China)Abstract:Because control accuracy of the high-voltage live working robot
4、affects the work efficiency and quality,a DPS-basedhigh-voltage live working robot control system is designed.The system is a three-layer framework of the lower computer layer,the intermediate communication layer and the upper computer layer.The hardware part is based on the image collected by theDP
5、S camera,and under the control of the DSP chip,the electrode drives the driver to control the operation of the high-voltagelive working robot.In the software part,three key programs are designed,namely the operation target recognition program,the operation planning program of the high-voltage live w
6、orking robot,and the position control program of the high-voltage liveworking robot.The results show that under the application of the designed system,the goodness of fit between the actualworking path and the expected optimal path of the live working robot is basically maintained up to 0.9,indicati
7、ng that the sys-tem has a good control effect on the high-voltage live working robot.Key words:DPS;high voltage live working robot;hardware design;programming;control system0引言高压线是电力系统中配电环节的重要组成设备。在室外环境下,高压线路难免会出现故障问题,而一旦发生故障,不仅影响了供电可靠性,还由于需要维修人员攀爬到高空,在高压环境中进行作业,危险性极高,给维修人员带来生命安全威胁!。在此背景下,为了提升供电可靠性,
8、减少停电带来的损失,同时降低高压线路维修的风险,提高维修作业效率,开发了一种高压带电作业机器人。这种机器人在工作人员的操作下,代替作业人员进行高压电路维修,但这种机器人开发较晚,其控制力并不是很好,容易出现控制偏差,会基金项目:国网浙江省电力有限公司科技项目(52 11JH18008A)作者简介:姜文东(197 8 一),男,硕士,高级工程师,研究方向为输电线路运检管理、带电作业技术;汤春俊(197 9一),男,硕士,高级工程师,研究方向为输电线路运检管理、带电作业技术;梁加凯(198 8 一),男,本科,工程师,研究方向为输电线路运检管理、带电作业技术;傅卓君(1995一),男,本科,助理工
9、程师,研究方向为输电线路带电作业技术;秦威南(198 7 一),男,硕士,工程师,研究方向为输电线路运检安全监察管理。文献标志码:A影响作业的效率和质量2。针对上述问题,如何提高高压带电作业机器人控制性能成为研究的重点。关于这一问题,很多专家和学者进行了相关研究,例如:王凯丰等3针对高压电力廊道巡检机器人设计了一种控制系统,在该系统中运用了多种传感器以保证控制效果,但是同时运用多种传感器时,如何进行协调、降低控制系统运行压力成为一大难题;江维等设计了一种双闭环自主定位控制系统,该系统将BP网络和视觉伺服相结合,实现了机械手运行地精准控制,但是双闭环处理影响了作业效率。结合前人研究经验,本文基于
10、DPS设计一种高压带电68.Microcomputer Applications Vol.39,No.10,2023作业机器人控制系统。DPS是一种数字像素处理技术,具有很强的图像捕获和处理性能,在光线落差较大的环境中也能有效识别目标物体。将该技术应用到所设计的控制系统当中,以期提高高压带电作业机器人的控制精度。1基于DPS的高压带电作业机器人控制系统1.1系统整体框架设计基于DPS的高压带电作业机器人控制系统框架设计主要分为3层,即下位机层、中间通信层以及上位机层7。(1)下位机层。下位机层主要负责两部分内容,分别是采集信息和执行命令。(2)中间通信层。中间通信层负责连接下位机层和上位机层,
11、实现二者之间的交互通信。(3)上位机层。上位机层负责机器人整体控制命令生成、输出,对下位机层中的各个物理设备进行协调控制8。1.2系统硬件设计1.2.1DPS摄像机DPS摄像机为控制系统的“眼晴”,主要作用是为控制指令的生成提供可靠的目标数据和障碍数据9。简单地说,DPS摄像机起到了数据信息采集的作用。与一般的摄像机相比,DPS摄像机抗干扰性更强,采集到的图像更加清晰,且适合各种场合。DPS摄像机具体技术参数如表1所示。表1DPS摄像机体技术参数名称技术参数总像素1.4 M 1312(H)X1069(V)扫描方式2:1隔行扫描扫描范围4.8 mm(H)X3.6 mm(V)水平:15.6 2 5
12、kHz扫描频率垂直:50 Hz清晰度水平:6 0 0 线以上垂直:40 0 线以上(中心)信噪比50dB白平衡ATW1/ATW2/AWC光量控制ALC/ALC+/ELC水平:50 0 线以上清晰度垂直:30 0 线以上(中心)0.05LuxF1.2(彩色)最低照度0.005LuxF1.2(黑白)中心管理软件SmartViewer4.0/SSM工作环境温度-10+50工作环境湿度90%以下(无结露)1.2.2DSP控制芯片控制系统的核心是DSP控制芯片,其性能直接影响控制系统的控制效果10 1。本系统中的控制芯片为DSP控制芯基金项目片,该芯片以TMS320F2812为MCU,主频高达150 M
13、Hz,具有集成性强、性能强、运算效率高等优点。控制芯片硬件组成框图如图1所示。125k内部Flash20kRAM4K引导ROM时间管理器GPIOSCI-A图1DSP控制芯片硬件组成框图1.2.3电机电机的作用是产生驱动转矩,以驱动机器运动,是动力来源11。本控制系统的电机为雷赛步进电机57 HS22-A,该电机相关参数如表2 所示。表2 雷赛步进电机57 HS22-A参数表名称相数机座保持力矩步距角电感电阻额定电流转子惯量步距精度耐压环境温度1.2.4驱动器驱动器在本系统当中起到的作用是在电机的带动下驱动高压带电作业机器人工作12。本系统中的驱动器为DM542,该驱动器具体功能特点如下:(1)
14、低导通电阻RDS(ON),2.5A峰值电流输出;(2)支持插补细分功能,自动插补到2 56 细分;(3)支持电压衰减,静音工作,圆滑运动;(4)兼容3.3V和5V逻辑电平;(5)过热关断功能;(6)输出过流保护。1.2.5无线通信模块无线通信模块是下位机和上位机连接的载体,实现了数据上传和控制指令下达13。本系统中的无线通信模块为UT-930-ZigBee,它具有通信距离远、抗干扰能力强、组网灵活、收发一体、稳定可靠等优点和特性。模块内置天线,覆盖范围可达30 英尺,支持4Mibit/s高速连传,默认波特率为96 0 0。69.微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第10 期存储中断总线管理3
15、2位DPS外设总线金12位ADC看门狗McBSPCAN2.0SCI-BSPI参数5605.0Nm1.51.5 mH0.3025A0.45kg/cm+5%(整步、空载)500VACforoneminute-10+50F2812Microcomputer Applications Vol.39,No.10,20231.3系统运行程序设计本文所设计系统包括3个关键程序,即作业目标识别程序、作业规划程序、位置控制程序14。下面针对这3个程序进行具体分析。1.3.1作业目标识别程序作业目标识别程序是控制系统的首要程序,后续所有程序的运行都是参照该程序识别出的作业目标进行的。作业目标识别程序以DPS摄像机
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 DPS 高压 带电作业 机器人 控制系统 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。