Research on Obstacle-navigation Control of An Inspection Robot for Power Transmission Lines

超高压输电线路巡检机器人是一种应用于电力传输线路检测的特殊移动机器人，它用来代替或辅助巡线工人对超高压输电线路进行检测。这种方法相对于人工的检测方法具有效率高，可靠性强等特点，可避免或减少高压线路对工人人身安全的威胁。但是，目前这种巡检机器人仍然处于实验室研发阶段，尚未在实际的输电线路巡检作业中得到应用。本文对应用在500KV超高压环境下巡检机器人的越障问题进行了分析和研究，给出了远程控制和基于模型、传感器信息的自主控制两种越障方法。在远程控制中，采用了手动越障控制和基于动作序列的可编程越障控制两种方式。在自主越障中，采用了基于传感器信息、约束信息以及动作反馈信息作为输入，产生式系统作为动作输出的越障控制方式。同时，超高压环境下巡检机器人控制系统的电磁兼容和电磁屏蔽问题在本论文中也得到了解决。整个机器人系统由两部分组成，越障巡检机器人样机和可移动控制台。机器人样机包括：系统电源、机器人本体、控制器、高速球一体机、驱动电机、无线图像传输系统及无线数据传输系统（机载部分）。其主要功能包括：控制巡检机器人沿超高压输电线路的架空地线自主行走并跨越其上防震锤、金具、杆塔等障碍物；通过携带高速球作为检测装置，检测输电设施（超高压输电线路、防震锤、绝缘子、金具、架空地线及杆塔等）的损伤情况，并将检测的图像资料经无线图像传输系统传送到可移动控制台进行处理和存储。可移动控制台包括：发电机、监控系统、无线图像接收机及无线数据传输系统（基站部分）、监视器和手动控制面板。其主要功能为接收、存储、处理及显示数据和图像资料，对机器人的运行状态具有远程控制和监测能力。该系统可应用于500KV超高压输电线路巡检作业。最后，通过实验验证了机器人在远程控制下具有跨越防震锤、杆塔、线夹等障碍物的能力

Relative position and posture measurement method for satellite docking ring target based on structured light

空间非合作目标位姿测量是空间在轨维护的前提。面向空间机械手对空间载体自动抓捕的应用需求,提出了基于结构光的空间非合作目标视觉测量方法。该方法以双套双线结构光测量装置作为测量传感器,以空间载体上普遍存在的星箭对接环作为抓捕目标。根据对接环的共同特点,选择直线特征和点特征相结合作为相对位姿的求解特征;基于直线特征求解圆环平面法向量、基于点特征求解圆环圆心坐标进而得到机械手工具坐标系与对接环坐标系间的相对位姿关系;基于多重几何约束实现了不同光照条件下图像上目标直线的鲁棒识别。建立了演示验证实验系统,在大量演示实验的基础上,进行了实验结果分析

Coupled model for simulating infrared radiation temperature of soil-vegetation mixed terrain surface

目前混合地表温度场的数学模型忽略了地表内部各组分间的热通量交互,致使温度场模拟结果不够准确、真实。针对已有独立求解模型的不足,结合土壤—植被混合地表的材质组成及空间分布特点,建立温度场的耦合求解模型,通过在热平衡方程中引入组分间热通量的交互项,对土壤—植被—大气耦合的能量平衡过程进行描述。实验结果表明,利用耦合模型求解的混合地表的温度场分布和热图像特征与自然地表红外辐射特性的真实分布规律具有更好的一致性,从而验证了温度场耦合建模方法的有效性

On Obstacle-navigation Control of Inspection Robot for the Extra-high Voltage Power Transmission Lines

给出了一种超高压输电线路巡检机器人控制系统的设计与实现方法.根据机器人的作业任务,提出了基于传感器信息、约束信息以及动作反馈信息作为输入,产生式系统作为动作输出的越障控制方式.仿真结果表明此方法对于机器人的越障过程是有效的

Calibration Technology of Visual Measurement System Based on Position Sensitive Detector

位置敏感器件(PSD)具有受光照影响小、数据处理简单的特点,在视觉位姿测量方面具有很大优势。但受PSD传感器自身非线性的影响,其畸变复杂,PSD传感器的标定成为其应用的关键。针对PSD相机和红外发光二极管(LED)光源组成的PSD视觉测量系统,提出了一种PSD相机标定方法。该方法采用多项式模型表征PSD相机畸变,结合传统的针孔成像模型共同构成PSD相机成像模型;利用非线性优化标定相机模型参数;设计了专用的红外LED标定板,实现了PSD视觉测量系统的标定。实验结果表明:该方法对PSD相机的标定精度较高,利用该标定结果进行位姿测量的精度较高,速度较快,可以满足高精度光学测量的需求。</p

IR radiation calculation and real time simulation of air targets

飞机红外仿真图像是空中目标红外识别算法的重要数据源,为改进飞机红外仿真效果并提高仿真实时性,在细节部分修正了现有红外计算方法并搭建了仿真平台。首先,全面分析了影响飞机红外辐射特性的因素,基于黑体辐射理论建立了蒙皮、尾喷管、尾焰、蒙皮对环境辐射反射的红外计算模型,修正了蒙皮温度和飞行速度这两个影响因素的计算方法;其次,基于VS2005 C++和三维渲染引擎OpenSceneGraph(OSG)搭建了一套仿真平台,该系统能动态改变飞机红外效果,实时生成飞机红外图像。实验结果表明:红外计算结果更精确,可以为空中目标红外识别算法提供数据;单目标仿真速率在100帧/s以上,满足实时仿真的要求

Real-time infrared dynamic scene simulation method for multiple objects in sea and sky background

本发明涉及计算机红外成像仿真领域，尤其涉及海天背景下多类目标的红外动态场景实时仿真方法。本发明包括红外建模、场景构建、红外计算、红外大气传输、红外场景实时生成，最后渲染生成红外场景实时仿真图像。本发明较一般红外场景仿真的优点是：仿真场景内容丰富，能在同一场景中包含海面、天空、舰船及多种型号的飞机；在复杂场景情况下依然能满足实时要求，不仅根据当前数据实时构建动态场景，而且实时模拟生成红外场景图像

Line structure light scanning based long cylindrical object recognizing and locating method

本发明面向机器人自动上料，提出了一种基于线结构光扫描的长圆柱形物体三维识别与定位方法：利用结构光测量传感器以固定步长分m次轴向扫描料箱中的长圆柱形物体表面，得到m个剖面的结构光测量数据；对每个剖面的结构光测量数据分别进行数据分割，使得属于同一物体的数据分割在一段圆弧中；对每段分割数据进行圆弧拟合，得到圆心坐标；匹配m个剖面的每个圆弧圆心，使得属于同一物体的圆弧匹配在一起；通过线性插值算法计算物体的三维坐标；确定抓取物体的标号。本发明可以实现长圆柱形物体三维坐标的在线、实时、自动、非接触测量，测量速度快、精度高；对物体自身约束小，半径和长度可以随意变化；料箱中物体摆放位置随意，可以倾斜、交叉等；对噪声具有鲁棒性

IR radiation calculation and real time simulation of air targets

飞机红外仿真图像是空中目标红外识别算法的重要数据源,为改进飞机红外仿真效果并提高仿真实时性,在细节部分修正了现有红外计算方法并搭建了仿真平台。首先,全面分析了影响飞机红外辐射特性的因素,基于黑体辐射理论建立了蒙皮、尾喷管、尾焰、蒙皮对环境辐射反射的红外计算模型,修正了蒙皮温度和飞行速度这两个影响因素的计算方法;其次,基于VS2005 C++和三维渲染引擎OpenSceneGraph(OSG)搭建了一套仿真平台,该系统能动态改变飞机红外效果,实时生成飞机红外图像。实验结果表明:红外计算结果更精确,可以为空中目标红外识别算法提供数据;单目标仿真速率在100帧/s以上,满足实时仿真的要求

空中目标红外辐射特性计算与实时仿真方法研究

飞机红外仿真图像是空中目标红外识别算法的重要数据源，为改进飞机红外仿真效果并提高仿真实时性，本文在细节部分修正了现有红外计算方法并搭建了仿真平台。首先，全面分析了影响飞机红外辐射特性的因素，基于黑体辐射理论建立了蒙皮，尾喷管、尾焰、蒙皮对环境辐射反射的红外计算模型，修正了蒙皮温度和飞行速度这两个影响因素的计算方法；其次，基于VS2005 C++和三维渲染引擎OpenSceneGraph(OSG)搭建了一套仿真平台，该系统能动态改变飞机红外效果，实时生成飞机红外图像。计算结果更精确，单目标仿真速率在100帧/秒以上，满足实时仿真的要求