蛇形機器人高空電纜巡檢
長期以來,高空電纜的巡檢都以人工為主,人工檢修過程中除了要顧慮工況危險以外,還要考慮長時間檢修使人疲勞所帶來的人為誤差。這種方法不僅消耗大量人力資源,還難以保證檢修精度。
而對於壹般機器人來說,高空電纜復雜的桁架結構基本無法使其正常工作。蛇形機器人得益於其狹長的身體機構和多樣的運動形式,對於需要攀爬作業的結構有良好適用性。
中國礦業大學唐超權教授帶領的課題組開發了壹款蛇形機器人,用於代替人工進行高空電纜巡檢。該蛇形機器人由9個相同的關節、壹個集控制系統與供電壹體的模塊和頭部的感應器組成。關節與關節之間可以完成單軸向180度的旋轉,且相鄰兩個軸是正交的,從而可以在復雜環境中進行穿插。而在光滑的表面上,機器人可以憑借每個關節的自轉,身體繞成圓形來完成移動。
為了使蛇形機器人有壹定的自主性,機器人搭載了豐富的傳感器。機器人需要利用慣性傳感器的信息有效估計自身的狀態,因此各個關節姿態控制和姿態解算就成為了機器人設計的關鍵。
為此,中國礦業大學使用了NOKOV(度量)光學三維動作捕捉系統來捕捉機器人的關節運動。該系統利用8個Mars 2H紅外光學動作捕捉鏡頭,捕捉固定在蛇形機器人各關節上Marker標記點,從而獲取蛇形機器人運動過程中每個關節的位置坐標和角度變化,作為參考量。通過將慣性傳感器信息融合後解算出的位姿和動作捕捉系統獲取的位姿數據進行對比,驗證了算法的有效性。