Robot Autonomu għal Ispezzjoni ta' Linji ta' Trasferiment 110kV: Progett u Implementazzjoni ta' Sistemu Misħul bl-Għoxrin Tri Ġwież

Ikhtisar

Biex jasb il-limitazzjonijiet inerenti tas-silġ manwali u tal-istagħġar minn wara l-aħwa għal l-inħanġejr tal-ħalijiet tal-kurrirent elektrik, din il-proposta tintroduċi robot ta’ is-silġ awtomatiku speċjalment disinnjat għal linji tal-enerġija ta’ 110 kV. B’mekkanika miskla sospesa tri-ġwież, il-robot jintegraw is-silġ awtomatiku, in-negozju ta’ ostakli, l-irċievi tal-enerġija online, u l-diagnostika multi-falt. Il-għan huwa li jawtomatizza u jiżbilja l-isilġ tal-linji, bl-aħwa tal-aċċessjar bħalissa u s-sigurtà tal-operazzjonijiet u tal-manutenzija tal-graft, waqt li jniżżel il-kostijiet.

I. Kontest tal-Proġett u Objettwi

1.1 Kontest: Sfidi tal-Metodi Tradizzjonali tal-Isilġ

Linji tal-enerġija ta’ ħalija għoli, li jkunu kontinwament esposti għal ambjentijiet esterni, huma suġġetti għal difetti kif l-iksmi tal-qazwi u l-logħod minħabba l-tensjoni mekanika, l-flasħ elektriku, u l-invecchiatura tal-materjal, li għaddejhom is-silġ regolari. Il-metodi attuali ikunu qed jiġu affrontati b’bottaljoni sostanzjali:

• Silġ Manwali: Intensiv fuq il-labor, ineffiċjenti, riskanti, u mhux aċċessibli mill-kondizzjonijiet atmosferiċi u tal-terrax.
• Stagħġar Minn Wara l-Aħwa: Kost operattiv għoli, enduranza limitata, soggetta għal kotroll tal-spazju aereju u kondizzjonijiet atmosferiċi sfavurabbli, u diffiċli għal rilevazzjoni tal-difetti qrib minn post.

1.2 Objettwi: Alternattiva ta’ Isilġ Intellettiv

Dan il-proġett huwa dirett għall-idezzjunalità ta’ robot ta’ isilġ awtomatiku għal linji tal-enerġija ta’ 110 kV kapabb ta’ jisostitwixxi l-avvukazzjoni manwali. L-objettivi prinċipali inkludiv:

• Awtonomija Funzjonali: Irreċi l-isilġ awtomatiku u l-negozju preċiż tal-ostakli (pereżempju, it-trasgħi tal-vibrazzjon dampers u l-klemmi).
• Rilevazzjoni Intellettiv: Integrazzjoni ta’ sensori viżivi u infraruđi biex irreċi l-identifikazzjoni u l-diagnostika awtomatika tal-falti tipiċi kif l-iksmi tal-qazwi.
• Autosuffiċjenza Energetika: Użu ta’ teknoloġija ta’ riċeviment tal-enerġija induttiva mingħajr kontatt għal irċievi tal-enerġija online, li jpermettu l-isilġ fuq distanzi għoli.
• Effiċjenza Maksima: Iżżid bħalissa l-effiċjenza tal-isilġ u l-akkuratezza tal-data, bil-ħal li jniżżel il-kostijiet operattivi u l-riski tal-sigurtà.

II. Soluzzjonijiet Tekniki Korali

2.1 Disinn Inovativ tal-Struttura Meccanika: Mobilità Għoli u Stabilità

• Struttura Generale: Adotta konfigurazzjoni sospesa tri-ġwież li komponi l-avvantaggi tal-mekkanismi separati multi-segment u tal-mekkanismi kompoziti tal-ġwież u tal-rotor, bilanċiwar l-effiċjenza tal-moviment tal-rotor mal-stabilità tal-ħarsa tal-ħammar. Il-pes total huwa approssimativament 29 kg.
• Komponenti Ħafi:
• Ġwież Flessibbli: Il-ġwież frontali u reġgħali jemplu mekkanismu double four-bar linkage, drivjati minn 16 motori, li jpermettu l-moviment pitch indipendenti jew koordinati b’taqsima stiffness-flessibilità smoota biex jadapta għal kondizzjonijiet linji kompliċati.
• Unità tal-Drv: Timplu motori DC Maxon Svizzeri ta’ potenza għoli b’roturi drivjati centrali, li jfornixxu abilità ta’ trasgħ tal-ostakli għoli (kapabili ta’ jpassjaw vibrazzjon dampers) u gradabilità (60° normali, sa 80° ma’ freni).
• Unità tal-Fren: Timplu mekkanismu tal-self-locking spiral crank slider biex jprevenixxu l-slippament u l-falliment accidentalment waqt it-trasgħ tal-pendien u tal-ostakli.
• Validazzjoni Kinematika: Analisi ta’ kinematika inversa bażata fuq l-algoritmu iterattiv CCD; is-simulazzjonijiet jmuraw li jkonverġu biss f’sitt iterazzjonijiet, validandu l-abilità tal-robot li jirreċi poses kompliċati kif it-trasgħ tal-klemmi sospesi u l-jumpers ta’ 45°.

2.2 Sistema ta’ Kontroll Intellettiv Gerarkiku: Autonomija Seamlesta u Kontroll Distanzjali

• Struttura tal-Sistema: Adotta struttura ta’ kontroll distribut tri-layer (layer ta’ managemant ta’ fuq, layer ta’ pianifikazzjoni tal-robot ta’ barra, layer ta’ eksekuzzjoni ta’ lejn), koordinata minn PC/104 industrial computer u mikrokontroller ATmega128AU għal deċiżjonijiet u eksekuzzjoni real-time.
• Strategija ta’ Kontroll Mixta:
• Modalità Awtonomika: Pianifikazzjoni ta’ trazz ta’ fuq basi ta’ know-how pre-sett, kombinata ma’ feedback ta’ sensori real-time għal isilġ awtomatiku u negozju tal-ostakli.
• Modalità ta’ Kontroll Distanzjali: Fi ambienti estremament kompliċati, l-operatori ta’ fuq il-terra jistgħu jagħmlu manipulazzjoni fina tal-level tal-artikol jew jemittu ordnijiet macro permezz tal-interveniment distant, soportati minn video HD (25-30 Hz) mittrasmuta mill-robot.
• Metrici ta’ Performance: Distanza ta’ silġ singola ≥ 2 km, velocità medja ≥ 0.9 m/h, distanza ta’ trasmutazzjoni tal-immaġini ≥ 2 km.

2.3 Riċeviment tal-enerġija Induttiva Online & Managemant tal-enerġija Intellettiv: Enduranza Illimitata

• Prinċipju ta’ Riċeviment tal-enerġija: Timplu transformatur tal-kurrent split-core biex jirċevi enerġija induttivament mid-daħal elektromagnetiku ħalin il-kurrijent tal-enerġija għoli. Il-core tal-CT huwa fatt minn lega nanokristallina tal-ferro b’permeabilità għoli; disinn ottimizat jippermetti kurrent ta’ avvios bass 32 A.
• Sistema tal-enerġija: Jfornixxi vottagġi rettificati stabili; l-output tal-enerġija ikkuppa range ta’ kurrent tal-linja ta’ 32 A sa 10 kA. Ikkellegħat b’pakk tal-batteriji Li-ion intelligenti ta’ 24 V/12 A·h bl-użu ta’ algoritmu ta’ karġa ta’ tre stadi, b’protezzjoni ta’ temperatura għal sigurtà, effiċjenza, u dawk servizz lunga.

2.4 Riconożiment tal-ostakli ta’ Viżjoni tal-Makin: Navigazzjoni Aċkurata

• Obbjetti ta’ Riconożiment: Irreċi l-identifikazzjoni aċkurata tal-ostakli ħafi kif il-klemmi sospesi, il-klemmi ta’ jumpers ta’ linja dritt, u il-klemmi ta’ jumpers ta’ turn.
• Flus tal-Algoritmu:
• Posizzjonament: Posizzjonament grob permezz analisi ta’ grigi sub-block, identifikazzjoni preċiża tal-linja tal-enerġija permezz equalizzazzjoni ta’ histogram u segmentazzjoni ta’ threshold.
• Estrazzjoni tal-Karatteristiċi: Estrae i-konturi tal-ostakli permezz operazzjonijiet morfoloġiċi, analizzandu l-inclinazzjon tal-ħdieda sxiena/dxiena bħal karatteristiċi ta’ klassifikazzjoni.
• Riconożiment: Applica l-algoritmu ta’ riconożiment tal-pattern fuzzy permezz il-prinċipju ta’ membru massimu għal identifikazzjoni tal-tip ta’ ostaklu veloċi u aċkurata.
• Performance: Tempi ta’ elaborazzjoni ta’ immaġini singola ≈ 108 ms; identifikazzjoni aċkurata ta’ ostakli tipiċi, provvedendu input real-time għal deċiżjonijiet ta’ negozju tal-ostakli.

2.5 Diagnostika Intellettiv tal-iksmi tal-qazwi: Avviż Accurat tal-Falt

• Prinċipju ta’ Rilevazzjoni: Bażat fuq il-fenomen tal-aċċessjar tal-resistenza u tal-temperatura għoli minħabba l-iksmi tal-qazwi, tuża sensuri infraruđi biex tirileva segnali ta’ radijanza termika.
• Model ta’ Diagnostika Intellettiv:
• Elaborazzjoni tal-Segnal: Tuża l-base db4 wavelet għal dekompozzizzjoni ta’ sei livelli biex tfiltra l-ħalbul u tikkonsenta fuq bandi ta’ frequenza li jinkludu karatteristiċi tal-falt.
• Estrazzjoni tal-Karatteristiċi: Jintroduċi l-entropija ta’ l-enerġija wavelet biex tikkaratterizza l-kompliċità tal-segnal, kombinata ma’ valuri peak-to-peak ta’ komponenti ta’ dettagli, formand vettur tal-karatteristiċi ta’ quattro dimensjonijiet.
• Deċiżjonijiet ta’ Diagnostika: Tuża riketta neurali BP ta’ tre livelli għal diagnostika. Verifikazzjoni sperimenatjali turi 100% ta’ aċkurazzjoni fuq sampji test u 98% ta’ success rate ta’ rilevazzjoni online.

III. Sommariju tal-Avantaggi tas-Soluzzjoni

• Adattabilità Għoli: Struttura flessibbli tri-ġwież li jippermetti negozju tal-ostakli u adattabilità tal-terrax aċkurati.
• Awtonomija Għoli: Sistema ta’ kontroll mixta li jippermetti isilġ awtomatiku fuq distanzi għoli b’abilità ta’ interveniment distant.
• Enduranza Għoli: Innovazzjoni ta’ riċeviment tal-enerġija online li solvi fundamentali l-limitazzjonijiet tal-enduranza.
• Rilevazzjoni Aċkurata: Integrazzjoni ta’ viżjoni tal-makin u termodinamika infraruđi b’algoritmi intellettivi li jgarantu l-akkuratezza aċkurata tal-rilevazzjoni tal-falt.
• Sigurtà u Ekonomiku: Jisostitwixxi l-avvukazzjoni riskanti manwali, jniżżel il-periċoli tal-sigurtà u l-kostijiet operattivi ta’ lunga terġa.

IV. Limitazzjonijiet Preżenti u Prospekti Futuri

4.1 Limitazzjonijiet Preżenti

• Għaddehim assistenza manwali minimu fi ambienti linji estremament kompliċati.
• Potentziali għal ottimizzazzjoni ulterjuri tal-dimensjonijiet tal-mekkanismi u tal-trasgħ tal-ostakli għal disinn aktar kompatt.
• Il-kurrent ta’ avvios tas-sistema tal-enerġija għaddehi relativament għoli, limitand l-applikazzjoni fuq linji tal-karigg bass.
• Il-tipi tal-falti rilevabili preżenti huma magħqudin kuljus fil-iksmi tal-qazwi; l-range tal-falti rilevabili jista’ jiżdied.

4.2 Prospettivi Futuri

• Leggerizzazzjoni u ottimizzazzjoni tal-bilanċ tal-mekkanismi biex jammelljaw l-effiċjenza u l-stabilità tal-negozju tal-ostakli.
• Integrazzjoni ta’ navigazzjuni multi-sensor biex jżidd il-precizzjoni tal-posizzjonament u tal-percezzjoni tal-ambjent.
• Ottimizzazzjoni tal-kitba ta’ riċeviment tal-enerġija biex tniżżel aktar il-kurrent ta’ avvios u t żdied il-range ta’ applicazzjoni.
• Ekskursjoni tal-librerija ta’ diagnostika tal-falti biex tinkludi difetti kif id-danni tal-insulatori u l-kontaminazzjoni.
• Migliorament tal-affidabilità tal-robot, jżid il-protezzjioni ta’ livell industriali (pereżempju, prottetazzjoni ta’ pulviz, ta’ akwa, u ta’ EMC).