第頁(yè)巡檢機(jī)器人研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)機(jī)器人行業(yè)起步較晚，在控制驅(qū)動(dòng)器、傳感器的核心部件方面嚴(yán)重依賴進(jìn)口產(chǎn)品[3]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的機(jī)器人行業(yè)發(fā)展迅速，很多大學(xué)研究的新型機(jī)器人層出不疊。2016年CARPI會(huì)議(國(guó)際電力機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議)上發(fā)表了關(guān)于倉(cāng)庫(kù)移動(dòng)巡檢機(jī)器人的論文及研究成果，其內(nèi)容主要有關(guān)于我國(guó)的專利和產(chǎn)品數(shù)量的變化趨勢(shì)。十幾年來(lái)，中國(guó)主要引導(dǎo)的倉(cāng)庫(kù)巡檢移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)，中國(guó)倉(cāng)庫(kù)移動(dòng)巡檢機(jī)器人的專利與產(chǎn)品數(shù)量以及其應(yīng)用規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他國(guó)家與地區(qū)，經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)應(yīng)用和推廣，預(yù)計(jì)第五年我國(guó)巡檢機(jī)器人的市場(chǎng)有望突破16.8億元/年，如表1[4]。目前國(guó)內(nèi)的電力移動(dòng)巡檢機(jī)器人行業(yè)按應(yīng)用場(chǎng)景可以分為室外移動(dòng)巡檢機(jī)器人、室內(nèi)移動(dòng)巡檢機(jī)器人、電纜隧道移動(dòng)巡檢機(jī)器人、巡檢無(wú)人機(jī)四大類。在巡檢機(jī)器人中，輪式行走、履帶式行走或者足步式仿生行走是大多數(shù)機(jī)器人所用的底盤(pán)。其中輪式行走機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用里最為廣泛的機(jī)構(gòu),其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體型小、

運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。國(guó)防科技大學(xué)提出了用雙曲柄滑塊來(lái)聯(lián)動(dòng)月球車的設(shè)計(jì)，利用差速輪系運(yùn)動(dòng)，提高了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。然而輪式行走機(jī)構(gòu)擁有者行走時(shí)與地面接觸面積小，在爬坡或者質(zhì)地松軟的路面環(huán)境下行走容易發(fā)生打滑等缺點(diǎn)，且在特殊的環(huán)境下無(wú)法進(jìn)行對(duì)復(fù)雜障礙的跨越。履帶式行走機(jī)構(gòu)與路面擁有著比輪式行走更大的接觸面積，還有著不容易打滑，可以適應(yīng)更加復(fù)雜的路面情況的優(yōu)點(diǎn)。隨著科研人員對(duì)履帶機(jī)器人底盤(pán)的持續(xù)的開(kāi)發(fā)與研究，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出了多種多樣的機(jī)構(gòu)，如四履帶雙擺臂、六履帶四擺臂等多機(jī)構(gòu)類機(jī)器人,不但優(yōu)化了履帶的本體結(jié)構(gòu),還加強(qiáng)了履帶機(jī)器人的越障能力，他的缺點(diǎn)是在轉(zhuǎn)向方面，其轉(zhuǎn)向的靈敏度比較差,并且在功率消耗方面比較嚴(yán)重。由中國(guó)航天科工集團(tuán)所研制的雪豹20新一代排爆機(jī)器人就是運(yùn)用的履帶式，可以抓取15kg的可疑物。足步式行走機(jī)構(gòu)是最近幾年新興的研究領(lǐng)域，大多數(shù)是模仿人或者動(dòng)物的行進(jìn)方式。對(duì)關(guān)節(jié)方面研究更為深廣。此類機(jī)器人行走靈活，具備很高的越障能力，在足步式仿生巡檢機(jī)器人中，六足機(jī)器人是國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)典型的有上海交通大學(xué)研制的用于災(zāi)難救援和環(huán)境探測(cè)的“六爪章魚(yú)”機(jī)器人，北京航空航天大學(xué)開(kāi)發(fā)的NOROS機(jī)器人，擁有圓周對(duì)稱分布結(jié)構(gòu)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)所設(shè)計(jì)的六足機(jī)器人是以竹節(jié)蟲(chóng)為模型的。[5]國(guó)內(nèi)在六足仿生機(jī)器人中有較大突破，在巡檢方面的應(yīng)用在向?qū)嵱?、輕量和智能方向發(fā)展，但是目前這些機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常比較復(fù)雜，關(guān)節(jié)處的細(xì)節(jié)問(wèn)題更加復(fù)雜，重心比較高，穩(wěn)定性比較差，且控制系統(tǒng)比較復(fù)雜[2]。由于我們是要對(duì)室內(nèi)進(jìn)行巡檢，不需要進(jìn)行爬坡或者越障等較高的動(dòng)力功能，只需要在平坦的路面進(jìn)行簡(jiǎn)單、精確的行走即可，所以履帶式結(jié)構(gòu)的移動(dòng)平臺(tái)不適合倉(cāng)庫(kù)巡檢移動(dòng)機(jī)器人。作為倉(cāng)庫(kù)內(nèi)巡檢移動(dòng)機(jī)器人，需要高效進(jìn)行移動(dòng)，更快的更靈活的移動(dòng)到指定地點(diǎn)進(jìn)行指定的操作，作為室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人而言，最為適合的機(jī)器人移動(dòng)方式就是輪式行走機(jī)構(gòu)。我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)候也對(duì)移動(dòng)平臺(tái)的選型選擇的是輪式移動(dòng)平臺(tái)。表1未來(lái)5年國(guó)內(nèi)變電站巡檢機(jī)器人市場(chǎng)[4]Table1Domesticsubstationinspectionrobotmarketinthenextfiveyears變電站巡檢機(jī)器人滲透率（%）變電站總量（萬(wàn)）單價(jià)（萬(wàn)元/臺(tái)）市場(chǎng)規(guī)模（億元）20198.1%3.7--202011.0%3.88510202114.5%3.878311.9202218.5%3.938113.4202323.0%3.988015.1202428.0%4.028016.81.1國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外研究機(jī)器人起步早，科技水平高，市場(chǎng)認(rèn)可度高[6]。日本機(jī)器人性價(jià)比較高，結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)[7]。二十一世紀(jì)初期，巴西學(xué)者J.K.C.Pinto等人設(shè)計(jì)了一種配備了WiFi和紅外熱成像儀的高空滑行變電站巡檢機(jī)器人，可以用來(lái)對(duì)變電站電力設(shè)備的致熱點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。2013年，加拿大研制出了一種可以檢測(cè)和操作的機(jī)器人，采用GPS定位方式，可以在735kV變電站實(shí)現(xiàn)視覺(jué)檢測(cè)和紅外檢測(cè)，并能遠(yuǎn)程執(zhí)行開(kāi)關(guān)分合等操作，如圖1.1（a）。新西蘭研制的移動(dòng)電力巡檢機(jī)器人，采用GPS定位，具有雙向語(yǔ)音交互以及激光避障等功能[8-10]。西班牙Desmasa公司最近研究出移動(dòng)協(xié)作機(jī)器人（MCR），是由自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）與FANUC公司研發(fā)的協(xié)作機(jī)器人CRX組合而成，被稱為“用途廣泛的機(jī)器人”如圖1.1（b）[11]。我們的倉(cāng)庫(kù)巡檢機(jī)器人因該有避障功能，可以擁有對(duì)控制柜進(jìn)行開(kāi)鎖動(dòng)作并開(kāi)門(mén)拍照的功能。圖1.1（a）加拿大檢測(cè)及操作機(jī)器人和（b）移動(dòng)協(xié)作機(jī)器人[11]Fig.1.1（a）Canadiandetectionandoperationrobotand（b）Mobilecooperativerobot參考文獻(xiàn)[1] 牛繼榮,侯佑華,張冀東,趙晨旭,劉丁華,孫兆元.配電帶電作業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與管理實(shí)踐[J].農(nóng)電管理,2018(12):26-28.[2] 黃山,吳振升,任志剛,劉弘景,桂媛.電力智能巡檢機(jī)器人研究綜述[J].電測(cè)與儀表,2020,57(02):26-38.[3] 金亮.智能機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2017(01):163.[4] 2019年中國(guó)電力巡檢機(jī)器人行業(yè)發(fā)展背景、市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)及企業(yè)格局分析：預(yù)計(jì)未來(lái)5年國(guó)內(nèi)變電站巡檢機(jī)器人市場(chǎng)有望突破16.8億元/年[圖][EB/OL]./industry/202004/854493.html[5] 謝瑋,陳家明,陳軍,孫華.一種六足仿生巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2021,29(02):202-206.[6] MahmutDirik,OscarCastillo,FatihKocamaz.Vision-BasedMobileRobotControlandPathPlanningAlgorithmsinObstacleEnvironmentsUsingType-2FuzzyLogic[M].:2021-03-03.[7] NwachiomaChristian,Pérez-CruzJ.Humberto.Analysisofanewchaoticsystem,electronicrealizationanduseinnavigationofdifferentialdrivemobilerobot[J].Chaos,SolitonsandFractals:theinterdisciplinaryjournalofNonlinearScience,andNonequilibriumandComplexPhenomena,2021,144.[8] Robotics;ResearchersatShanxiUniversityTargetRobotics(ANovelPathPlanningAlgorithmforWarehouseRobotsBasedOnaTwo-dimensionalGridModel)[J].JournalofRobotics&MachineLearning,2020.[9] ZhaoLv,JinJie,GongJianqiang.Robustzeroingneuralnetworkforfixed-timekinematiccontrolofwheeledmobilerobotinnoise-pollutedenvironment[J].MathematicsandComputersinSimulation,2021,185(prepublish).[10] JingZhao,FengjieXie.Cognitiveandartificialintelligencesystemforlogisticsindustry[J].InternationalJournalofInnovativeComputingandApplications,2020,11(2-3).[11] Desmasa推出“移動(dòng)協(xié)作機(jī)器人”[EB/OL]./news/detail/202103/17690.html[12]羅佳,李伯方,黎立,崔順炬.配電開(kāi)關(guān)柜輔助作業(yè)機(jī)器人應(yīng)用研究[J].電氣自動(dòng)化,2019,41(02):113-115.[13]楊敏.基于智能控制及移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2020(24):104-105.[14]計(jì)時(shí)鳴,黃希歡.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用綜述[J].機(jī)電工程,2015,32(01):1-13.[15]朱季澤.六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真與磨拋應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用,2019(10):136-139.[16]周科.六軸工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)與軌跡規(guī)劃方法研究[D]