轻型爬缆机器人设计文献综述

 2022-10-29 08:10
  1. 文献综述(或调研报告):

轻型爬缆机器人的设计主要分为两大模块:爬缆机器人模块和视频监控模块。

爬缆机器人模块是整个检测系统运行的载体和平台;嵌入式视频监控模块主要检测拉索外保护层因日晒雨淋及载荷振动影响而导致的开裂、变形和剥落情况。

  1. 爬缆机器人研究现状

现有国内的爬缆机器人主要有气动蠕动式、电动连续式和螺旋爬升式[1]

气动蠕动式的工作原理是利用气缸驱动机构的夹紧和运动,上体和下体依次夹紧松开,交替向前[2]。移动机器人常见动力源为电缆供电、蓄电池、发动机,这些动力源并不是随处可取得,而气动系统的工作介质是空气,它具有粘性小、在管内流动阻力和压力损失小、容易贮存,也可在一定条件下远距离输送的特点,能在一定程度上满足作为移动机器人动力源的需要[3]。气动蠕动式机器人的特点是间歇性,虽然气动执行元件具有较高的速度,但由于空气的可压缩性大,使得工作部件的运动速度稳定性差,很难获得精准的进动。且气动蠕动式机器人体积较大重量较重,需要与地面连接气源管路。斜拉桥的检测一般是野外作业,携带压缩机较为不便。

电动连续式的运动是非间歇性的,线性驱动器提供预紧力使机器人附着在缆索上,为机器人在缆索上实现连续移动创造了条件。电动机驱动在结构上也较气/液压驱动的机器人简单,对使用环境的要求相对较低。电机驱动爬升方式具有快速、平稳、连续性好等优点,它的运动连续可靠,体积较小,承载能力较好,且能够携带电池工作,避免了输电线的牵绊,被越来越多地应用在缆索检测机构中[4]

以上两种机器人安装操作较为不便,而且对于不同直径的缆索需要不断增加或减少模块。而螺旋爬升式机器人不仅可以在缆索上灵活运动,而且对于不同直径和表面状况的缆索可以通过步态的调整来调节适应[5]。螺旋爬升式机器人具有较多的关节,这为蛇体运动的灵活性提供了方便。但也因为较多的关节和步态的调整,螺旋爬升式的运动控制较复杂,承载能力不如其他两种机器人。

  1. 视频监控研究现状

视频监控系统的发展基本上是从早期的模拟闭路电视监控系统向数模结合视频监控系统和现在的数字视频监控系统的演变过程,截至到目前为止,视频监控系统已经将模拟视频监控淘汰,数字化的视频监控成为时代主流产品。数字化的视频监控系统实现视频信号传输的方式主要是基于网络,现阶段局域网络的完善,为其提供了良好的信号传输通道[6]

基于嵌入式技术的数字监控系统使用传感器采集图像数据,然后将其进行编码压缩,并转换成如TCP/IP 网络协议的数据流,通过网络传输到客户端,终端用户通过解码浏览软件进行监控[7]

嵌入式视频监控中有两大关键技术:视频压缩技术和视频无线传输技术。

目前主要是通过视频压缩编码标准来实现视频文件的有损压缩。视频压缩技术是在数据压缩、数据编码的基础上发展起来的。国际图像专家组(motionpicture experts group),简称MPEG,是用来压缩视频的主要算法[8],它是针对运动图像而设计的,编码标准有MPEG-2和MPEG-4两种。MPEG-2标准是运动图像专家组定义的视频压缩标准,主要应用于数字TV,DVD,

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