११०केवी ट्रान्समिशन लाइनहरूको लागि स्वतंत्र तथा परीक्षण रोबोट: तीन-भुजा लटकाइएको प्रणालीको डिजाइन र अनुप्रयोग

सारांश

उच्च-वोल्टेज ट्रान्समिशन लाइनहरूको मान्यता तथा हवाई सर्वेक्षणको आफ्नो गरिएको सीमाहरूलाई समाधान गर्न, यो प्रस्ताव ११० किलोवोल्ट (kV) विद्युत लाइनहरूको लागि विशेष रूपमा डिजाइन गरिएको स्वायत्त तथा अन्वेषण रोबोट अभिमुखीकरण गर्छ। यो रोबोट तीन-बाहेको लटकाइएको यान्त्रिक संरचना, स्वायत्त फिर्ता, बाधाको विनिमय, ऑनलाइन ऊर्जा उत्पादन र बहु-दोष निर्णय गर्ने विशेषताहरू समेत छ। यसको लक्ष्य लाइन अन्वेषणलाई स्वचालित र बुद्धिमत्तामय बनाउन र ग्रिड संचालन र रख-रखावको दक्षता र सुरक्षा लागि ठूलो सुधार गर्न र खर्च घटाउन छ।

I. परियोजना थप र उद्देश्यहरू

१.१ थप: परम्परागत अन्वेषण विधिहरूको चुनौतीहरू

उच्च-वोल्टेज ट्रान्समिशन लाइनहरू, बाहिरी वातावरणमा लगातार सम्बन्धित रहने कारण, यान्त्रिक तनाव, विद्युत चमकीदारी र सामग्रीको विकृतिले भित्रित, टूटेको तार र ध्यान राख्नुपर्ने अन्य दोषहरूलाई नियमित रूपमा जाँच गर्नुपर्छ। वर्तमान विधिहरू ठूलो बाधाहरूसँग सम्बन्धित छन्:

• मान्यता अन्वेषण: श्रम-इन्टेन्सिभ, अनुपयुक्त, उच्च-रिस्क, र मौसम र परिवेशद्वारा बाधित।
• ड्रोन विमान अन्वेषण: उच्च संचालन खर्च, सीमित दीर्घायु, विमान अंतरिक्ष नियन्त्रण र अनुकूल नहुने मौसमद्वारा बाधित, र निकट दोष निर्णय गर्न चुनौती।

१.२ उद्देश्य: बुद्धिमत्तामय अन्वेषणको विकल्प

यो परियोजनाले ११० किलोवोल्ट (kV) उच्च-वोल्टेज ट्रान्समिशन लाइनहरूको लागि मान्यता श्रमको स्थानमा आने योग्य स्वायत्त अन्वेषण रोबोट विकास गर्ने लक्ष्य छ। मुख्य उद्देश्यहरू यस प्रकार छन्:

• कार्यक्षम स्वायत्तता: लाइनहरूमा स्वायत्त फिर्ता र निश्चित बाधाको विनिमय (जस्तै, विस्तार नियन्त्रक र क्लाम्पहरू लामो गर्न)।
• बुद्धिमत्तामय निर्णय: दृश्य र अवरक्त सेन्सरहरू समावेश गर्दै टूटेको तार जस्ता नियमित दोषहरूलाई स्वायत्त रूपमा पहिचान र निर्णय गर्न।
• ऊर्जा स्वतन्त्रता: लाइन अन्वेषणको लामो दूरीको लागि निकट संपर्क इन्डक्टिव ऊर्जा उत्पादन तकनीक प्रयोग गर्दै ऑनलाइन आत्म-पुनर्पूर्णीकरण गर्न।
• अधिकतम दक्षता: अन्वेषण दक्षता र डाटा सही अधिक बढाउन, त्यसरी संचालन खर्च र सुरक्षा झुक्नुहुने जोखिम घटाउन।

II. मुख्य तकनीकी समाधानहरू

२.१ नवीन यान्त्रिक संरचना डिजाइन: उच्च गतिशीलता र स्थिरता

• कुल संरचना: तीन-बाहेको लटकाइएको विन्यास अपनाइरहेको छ जसले बहु-खण्ड विभाजित र चाका-बाहा योगदानीय यान्त्रिक ढाँचाहरूको लाभहरू जोड्दछ, चाका गतिको दक्षता र इन्चवर्म-जस्ता फिर्ताको स्थिरता बीच तुलना गर्दछ। कुल वजन लगभग २९ किलोग्राम छ।
• महत्वपूर्ण घटकहरू:
• निको बाहेहरू: अगाडी र पछाडी बाहेहरूमा डबल चार-बाहेको लिंकेज मेकनिजम प्रयोग गरिएको छ, यसमा कुल १६ मोटरहरू द्वारा चालित, यसले स्वतन्त्र वा समन्वित पिच गति र जोड दृढता-निको सुगुल्याउने क्षमता छ जसले जटिल लाइन स्थितिहरूलाई अनुकूलित गर्छ।
• चालक युनिट: उच्च शक्ति वाले स्विस Maxon DC मोटरहरू र केन्द्र-विभाजित चाका चालक युनिट प्रयोग गरिएको छ, यसले मजबूत बाधा-लामो क्षमता (विस्तार नियन्त्रक लामो गर्न सक्छ) र ढाल लामो क्षमता (नियमित ६०°, ब्रेकिङ सहित ८०°) प्रदान गर्छ।
• ब्रेकिङ युनिट: स्पाइरल-क्रैंक स्लाइडर स्व-लक्ष्य युनिट प्रयोग गरिएको छ जसले ढाल लामो वा बाधा-लामो दौरान अप्रत्याशित फिसलन वा गिर्नलाई प्रभावी रूपमा रोक्दछ।
• किनेमेटिक वैधता: CCD इटरेटिव एल्गोरिथम आधारित विपरीत किनेमेटिक विश्लेषण; सिमुलेशनहरू दिन्छन् केवल ७ इटरेसनमा अभिसरण, यसले रोबोटले लटकाइएको क्लाम्प लामो गर्न र ४५° टर्न जम्परहरू जस्ता जटिल रचनाहरू प्राप्त गर्न सक्षम छ।

२.२ वर्गीकृत बुद्धिमत्तामय नियन्त्रण प्रणाली: निर्बाध स्वायत्तता र दूरस्थ नियन्त्रण

• प्रणाली विन्यास: तीन-स्तरीय वितरित नियन्त्रण विन्यास (उपरी भूमिका प्रबन्धन स्तर, मध्य रोबोट योजना स्तर, निम्न निष्पादन स्तर) अपनाइरहेको छ, PC/104 औद्योगिक कम्प्युटर र ATmega128AU माइक्रोकन्ट्रोलर द्वारा नियमित निर्णय र निष्पादन गर्दछ।
• संयुक्त नियन्त्रण रणनीति:
• स्वायत्त बाटो: पूर्व-सेट ज्ञान बेस आधारित ऑफलाइन मार्ग योजना, वास्तविक समयमा सेन्सर प्रतिक्रियाको साथ स्वायत्त फिर्ता र बाधा-लामो गर्न।
• दूरस्थ नियन्त्रण बाटो: अत्यन्त जटिल वातावरणमा, भूमिका ऑपरेटरहरूले जोड-स्तरीय नियन्त्रण वा दूरस्थ हस्तक्षेप द्वारा विशिष्ट निर्देश दिन सक्छ, रोबोटबाट अनुसरण गरिएको HD विडियो (२५-३० Hz) सहित।
• प्रदर्शन निर्देशक: एकल अन्वेषण दूरी ≥ २ km, औसत गति ≥ ०.९ m/h, चित्र ट्रान्समिशन दूरी ≥ २ km।

२.३ ऑनलाइन इन्डक्टिव ऊर्जा उत्पादन र बुद्धिमत्तामय ऊर्जा प्रबन्धन: अपरिमित दीर्घायु

• ऊर्जा उत्पादन सिद्धान्त: उच्च-वोल्टेज चालक चारिपरिधि बाट इन्डक्टिव ऊर्जा उत्पादन गर्ने विभाजित-कोर विद्युत रुपान्तरक व्यवहार गर्दछ। CT कोर उच्च-पारगमनशील लोहे-आधारित नानोक्रिस्टलिन इन्डक्टिव लगानी गरिएको छ; अनुकूलित डिजाइनले ३२ A निम्न शुरुवाती विद्युत दिन्छ।
• ऊर्जा प्रणाली: स्थिर रेक्टिफाइड वोल्टेज प्रदान गर्दछ; उत्पादन शक्ति ३२ A देखि १० kA विद्युत चालक रेंजमा आवरण गर्दछ। २४ V/१२ A·h बुद्धिमत्तामय Li-ion बैटरी पैक समावेश गरिएको छ जसमा तीन-स्तरीय चार्जिङ एल्गोरिथम र अत्यधिक ताप रक्षण आवश्यकता छ जसले सुरक्षा, दक्षता र दीर्घ सेवा जीवन प्रदान गर्छ।

२.४ मशीन दृश्य बाधा पहिचान: निश्चित नेविगेशन

• पहिचान लक्ष्य: लटकाइएको क्लाम्प, सीधा-लाइन जम्पर क्लाम्प, र टर्न जम्पर क्लाम्प जस्ता महत्वपूर्ण बाधाहरूलाई निश्चित रूपमा पहिचान्छ।
• एल्गोरिथम प्रवाह:
• स्थान: उप-ब्लक ग्रेस्केल विश्लेषण द्वारा निम्न स्तरीय स्थान, र ट्रान्समिशन लाइनको निश्चित पहिचान ग्राफ बराबरीकरण र थ्रेसहोल्ड विभाजन द्वारा।
• विशेषता निकाल: मोर्फोलोजिक ऑपरेशन द्वारा बाधा रेखाको निकाल, बायाँ/दायाँ रेखा ढाल विश्लेषण गर्दै वर्गीकरण विशेषता निकाल।
• पहिचान: अधिकतम सदस्यता सिद्धान्त आधारित फजी पैटर्न पहिचान एल्गोरिथम प्रयोग गर्दै तेज र निश्चित बाधा प्रकार पहिचान।
• प्रदर्शन: एकल चित्र विश्लेषण समय ≈ १०८ ms; नियमित बाधाहरूलाई निश्चित रूपमा पहिचान, बाधा-लामो निर्णयको लागि वास्तविक समयमा इनपुट प्रदान गर्छ।

२.५ टूटेको तार बुद्धिमत्तामय निर्णय: निश्चित दोष चेतावनी

• निर्णय सिद्धान्त: टूटेको तारको कारण विशिष्ट रान्त्रिक वृद्धि र ताप वृद्धिले, अवरक्त सेन्सर द्वारा तापीय रेडियेशन सिग्नल पहिचान गर्दछ।
• बुद्धिमत्तामय निर्णय मॉडल:
• सिग्नल विश्लेषण: db4 वेवलेट बेस द्वारा ६-स्तरीय विघटन गर्दछ जसले शोर फिल्टर गर्दछ र दोष विशेषताहरू योग्य फ्रिक्वेन्सी बँडहरूमा फोकस गर्दछ।
• विशेषता निकाल: वेवलेट ऊर्जा एन्ट्रोपी द्वारा सिग्नल जटिलता वर्णन गर्दछ, विस्तार र विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार विस्तार......