适用于接触作业的多旋翼飞行机器人开发与工程应用
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完成单位:吉林吉电集团有限公司,国网吉林省电力有限公司吉林供电公司
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-2-121
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
刘庆达,张宇馨,虞忠凯,李卫,刘雪冬,李建华,董飚,张力丹
项目概况
【研究背景】
电力行业传统设备巡检与设备维护,依赖大量人工攀爬杆塔、穿越复杂地形,耗时费力。多旋翼飞行机器人可独立完成接触式检测任务,大幅减少人力投入,显著降低了人力成本与时间成本。
【成果先进性】
研发了适用于接触作业的多旋翼飞行机器人,突破了电力作业空中机器人系统设计、接触柔顺稳定控制、以及人机交互远程操作等多项核心技术,有效完成无人化及智能化检测与维护作业。
【创新性】
(1)提出接触性作业双机械臂力柔顺性控制方法:采用柔性关节的结构设计,基于位置-力矩的控制策略,实现机械臂对外界环境进行空中接触作业时的力/力矩可控。
(2)提出机械臂扰动状态下飞行器稳定控制方法:采用机械臂与飞行器分级的控制方法,有效实现整机空中的协调控制,保证机械臂作业时整个系统的飞行稳定性。
(3)提出多自由度轻质灵巧机械臂结构设计方法:采用仿生原理,双机械臂具有仿人化的结构布局及比例,在保证结构轻巧可靠的基础上实现双机械臂空中运动的灵活。
(4)提出复杂背景下动态目标检测识别与跟踪算法:采用双目相机,基于深度学习实现飞行机器人在复杂背景下对地面移动目标或空中移动目标的精确检测与智能跟踪。
(5)提出人机共融双机械臂协同作业远程操作技术:采用人体骨骼动作识别的原理,使空中飞行机械臂学习模仿地面控制端人员的作业动作,实现空中机械臂复杂作业动作的控制。
【可推广性】
在电力行业,其可通过更换不同的作业工具,实现对输电线路、变电站设备等多种电力设施的接触作业。在石油化工领域,可用于对高耸的储油罐、管道进行检测与维护;在建筑行业,能对高层建筑的外立面进行检测、清洁等作业。具有强大的技术通用性与适应性,使其能够跨越不同行业边界,具有极高的推广价值。
【经济社会效益】
飞行机器人通过高频次、精细化巡检,及时发现并解决设备隐患,降低停电事故发生率。稳定的电力供应保障了工业生产正常运转,减少因停电导致的生产停滞、产品报废等损失。
【推动行业进步】
突破了电力作业空中机器人系统设计、接触柔顺稳定控制、以及人机交互远程操作等多项核心技术,推动了无人机作业在电力行业应用的进程,提升了企业的科技竞争力与产业创新能力。