变电站巡检机器人GPS导航研究

2010年第29卷第8期传感器与微系统（TransducerandMicrosystemTechnologies）23

*

变电站巡检机器人GPS导航研究

肖

12

鹏，张彩友，冯

21华，栾贻青

（1．山东电力研究院国家电网电力机器人技术实验室，山东济南250002；

2．浙江省电力公司嘉兴电力局，浙江嘉兴314033）

摘

要：针对变电站巡检机器人磁轨迹导航方式的不足，将高精度差分GPS定位应用于巡检机器人导

航，对GPS导航系统组成结构和原理进行了论述，并在变电站现场对巡检机器人GPS导航系统进行了测

探讨了GPS导航在变电站环境中受干扰的特点与原因。试，

关键词：变电站巡检；移动机器人；GPS导航中图分类号：TP242．3

文献标识码：A

文章编号：1000—9787（2010）08—0023—03

ResearchonGPSnavigationforsubstationequipment

inspectionrobot*

you2，FENGHua2，LUANYi-qing1XIAOPeng1，ZHANGCai-（1．StateGridElectricPowerRoboticLaboratory，ShandongElectricPowerResearchInstitute，Jinan250002，China；

2．JiaxingElectricPowerBureau，ZhejiangElectricPowerCorporation，Jiaxing314033，China）Abstract：Aimedatthedeficiencyofmagneticnavigationusedinthesubstationequipmentinspectionrobot，thehigh-precisiondifferentialGPSisappliedinrobotnavigation．ThestructureandtheoryofGPSnavigationsystemarediscussed．Thenavigationsystemistestedinsubstationsite．ThecharacteristicsandreasonwhichcausesdisturbingofGPSnavigationinsubstationenvironmentaresummarized．Keywords：substationequipmentinspection；mobilerobot；GPSnavigation

引

言

GPS导航和视觉迹导航外，还有惯性导航，激光导航，

［2］

，针

变电站巡检机器人是轮式移动机器人的一种，其能够以自主或遥控的方式，在无人值守或少人值守变电站对室外高压设备进行巡检，采集电力设备运行状态信息，及时发异物悬挂等设备异常现象，保证电力现电力设备的热缺陷、生产安全

［1］

对磁轨迹导航方式的不足，考虑到惯性导航定位数据是通过积分累加得到，导航精度会随时间推移而降低，不适合长时间精确定位，同时，室外环境对激光和视觉导航存在不利而GPS导航则可直接从GPS接收机得知当前测点的影响，

绝对位置坐标，其动态定位精度最高可达厘米级，且不存在误差累积，理论上可以精确地得到变电站内任意位置的坐本文选择GPS导航作为磁轨迹导航的替代导航方式，标，

论述了GPS导航在变电站巡检机器人应用中涉及的原理并在变电站现场进行了测试。方法，1

巡检机器人GPS导航系统组成

GPS定位在实时性和准确随着GPS定位技术的发展，

差分GPS定位以及实时动态测量性方面都有很大提高，

（realtimekinematics，RTK）技术的应用，使GPS具备厘米级动态定位精度，在定位精度上完全满足巡检机器人导航系统的要求。图1为巡检机器人GPS导航系统组成结构，GPS移动站则安装于中GPS基准站静止安放于空旷位置，

。在导航方式上，变电站巡检机器人普遍采用

磁轨迹导航，由安装于机器人前部的磁传感器阵列检测机通过两轮差速的方式控制其沿器人相对于磁轨迹的偏移，

磁轨迹运行。在实际使用中发现，虽然该导航方式具有厘并且重复性好，抗干扰能力强，但其米级的导航定位精度，

路线一旦确定就不能随意更缺点是磁轨迹铺设工作量大，

改，并且，磁轨迹长期暴露于室外，室外环境会导致磁轨迹磁性减弱和开裂损坏；磁传感器检测距离较近造成机器人底盘较低，越障能力不强；另外，磁轨迹导航方式不能实时反馈当前机器人在变电站内所处的精确位置，不利于操作人员对机器人运行的远程监控。

目前，用于移动机器人较为成熟的导航方式除了磁轨

收稿日期：2009—11—09

*基金项目：国家电网实用化技术研究计划资助项目（SGKJ—2007—159）