高压输电线软体巡检机器人磁致动机制及PI滑模控制研究

来源：机床与液压杂志2024年第15期北京时间：

作者：徐显金，张奕康，颜海峰，刘兰兰，黄彦澔

单位：湖北工业大学机械工程学院；湖北工业大学机械工程学院；湖北工业大学机械工程学院；国网湖南省电力有限公司超高压输电公司；湖北工业大学机械工程学院

摘要：为解决高压输电线刚性悬臂巡检机器人尺寸大、笨重、越障不灵活、效率低等问题，设计一种高压磁致动软体巡检机器人，利用载流线圈在高压直流环形磁场中受到的安培力驱动软体机器人以柔顺和蠕动方式高效灵活地跨越多种障碍物。对该机器人进行本体构型设计并分析其工作姿态，实现稳定巡检功能；对磁致动驱动器进行理论设计和分析，利用Comsol仿真软件对其所需驱动力进行仿真，验证理论的可实行性；通过拉格朗日法对高压磁致动软体巡检机器人进行动力学建模，构建系统动力学方程，获取机器人的关节角度、速度、加速度之间的关系；最后，通过MATLAB利用基于PI滑模控制法对简化后的高压磁致动软体巡检机器人动力学模型实行速度和角速度高精度追踪仿真。仿真结果表明：在滑模控制下，角度在1.5 s追踪上理想信号，角速度在0.3 s后追上理想信号，证明基于PI的滑模控制器能够实现对高压磁致动软体巡检机器人的有效控制。

关键词：高压输电线;软体巡检机器人;磁致动;动力学建模;PI滑模控制

基金资助：国家自然科学基金面上项目（61375092）；带电作业与智能巡检技术国网公司实验室开放基金项目（2022KZD1002）