针对长期暴露于恶劣的自然环境中,容易诱发各种故障的多分裂架空高压输电线路,以500kV四分裂线路为例,提出一种可行走于两上相线,且便于上下线的带电检修作业机器人机构构型方案及其虚拟样机。分析其行走状态,提出一种机器人行走姿态优化方法,即使用轮线力作为机器人行走姿态优劣判定的标准,建立机器人轮线力与机器人重心分布的特征关系数学模型;通过理论计算作业平台连杆关节参数对机器人重心分布特征关系的影响,提出一种求解机器人作业末端连杆关节参数逆解的算法,通过调整关节参数改变轮线力,使得机器人在线上时的行走姿态达到最优。

利用机械臂对油罐内壁进行改造时,对激光扫描油罐内壁得到的点云数据的处理精度,尤其是油罐点云法矢的计算准确程度,会影响到机械臂的运行情况及改造效果。考虑到传统协方差分析法对局部特征法矢估算不准确的问题,提出一种应用于油罐内壁的法矢计算方法。首先,利用栅格法和八叉树法相结合的二次剖分方法,建立点云之间的拓扑结构,并根据实际需求实现自适应的路径点的K邻域搜索;然后,采用距离和曲率加权的协方差矩阵对路径点处的法矢进行计算。使用该方法进行实验验证,结果表明,该方法对机械臂作业路径点处的法矢计算准确,满足实际改造需求。

遗传算法具有全局搜索能力强的特点,但易出现"早熟"现象;蚁群算法局部具有搜索能力强的特点。因此将遗传算法与蚁群算法结合,与此同时融合了云模型,提出一种适用于跨越越障式巡检机器人的求逆算法。为了提高算法的局部搜索能力及收敛速度,引入了网格划分策略的连续域蚁群算法;为了避免"早熟",采用了适应度值尺度变换;为了使参数自适应,采用了云模型进行修正。用遗传算法进行全局搜索,用蚁群算法进行局部迭代寻优,用云模型实现交叉算子和变异算子中参数的自适应。并以跨越机器人为对象,开展与遗传算法的对比实验,结果表明该算法可以在避免局部收敛的基础上保证算法的稳定性以及提高收敛的速度和精度。

在移动机器人跟踪目标过程中,主动视觉是经常被采用的方法之一。针对以PTZ摄像机为主体的主动视觉跟踪问题中由于控制等级频繁变化造成视场不稳定和振荡的问题,提出了基于带死区的模糊PID控制方法。通过架空高压输电线巡检机器人搭建PTZ摄像头主动视觉跟踪平台,对选定的杆塔目标进行跟踪,并对比跟踪过程中带死区和不带死区的控制等级变化曲线。实验表明,该方法能较好的控制PTZ摄像头主动视觉跟踪过程中采集图像的稳定性,降低图像振荡。

针时高压巡线机器人夹紧力测量的特殊要求．提出了一种通过测量电机的驱动电流问接获取夹紧力的方法，并从理论上验证了该方法的正确性。通过对实验数据的分析，提出了软件处理算法流程。实验结果表明，采用电流传感器测量巡线机器人夹紧力。反应灵敏、抗干扰能力强、安全可靠，成本低廉。该方法可应用于过载保护、拉压力控制等场合。

针对现有巡检机器人自动上下线系统作业风险高、无保护装置的特点,提出了一种巡检机器人自动上下线系统的制动装置,使自动上下线系统运行更加安全。设计了制动装置的三维模型,分析了制动装置的制动过程。建立制动装置的静力学模型,求解制动装置的制动稳定状态。使用ADAMS软件仿真制动装置制动过程中的动态特性,求解制动装置的制动时间与制动距离,证明了制动装置设计的合理性。通过现场实验,验证了该制动装置在机器人自动上下线过程中具有良好的可靠性与更高的安全性,具有工程应用和推广价值。

针对架空高压线路走廊周围树枝过度生长引起的安全隐患问题,设计一款沿线路走廊行驶的树枝切割机器人。分析风对线路的影响,得到高压线路走廊的理论修剪区域;基于此,提出树枝切割机器人的原理构型;以110 kV高压线路为例,设计机器人的虚拟样机模型并对其作业方式进行规划,利用D-H参数法建立机器人的运动学模型,求解末端作业空间并与理论修剪区域进行对比,验证机器人构型设计的合理性;最后,研制了树枝切割机器人的试验样机并在自建线路上进行模拟作业试验。结果表明:该试验样机关节运动性能良好,能有效修剪线路周围的树枝。

针对高压输电线路人工带电检修作业存在的种种弊端、现有带电作业机器人技术尚不成熟且作业任务单一等问题，提出一种集绝缘子更换作业和螺栓拧紧作业为一体的末端可更换作业机器人，对机器人进行了构型分析、模块划分与集合、运动规划；研制了一台“非跨越越障平台＋双机械手＋4个作业末端”的机器人样机；通过了模拟线路试验、工频耐压试验，证明绝缘子更换作业和耐张线夹螺栓紧固作业的可实现性；展开了对带电作业多作业任务机器人的初步探索。

姿控发动机通过推力器控制推力,提高空间飞行器机动性能。推力性能测试是姿控发动机最重要的被测参数之一,其测量离不开推力测量试车台。针对姿控发动机推力性能测试要求,设计了姿控发动机试车台。为满足动态测试性能,机械结构采用Hyper Works分析并优化;为保证系统安全、稳定,测控系统采用labview的多重主/从嵌套模式搭建。测试结果表明,姿控发动机试车台不但能很好地满足姿控发动机推力性能测试的需求,而且其功能设计和良好的人机界面为姿控发动机的测试、改进提供了便利。