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智能桥梁检测车工作臂定位与避障控制的研究
| 论文题名： | 智能桥梁检测车工作臂定位与避障控制的研究 |
| 关键词： | 在役桥梁;桥梁检测;缺陷定位;计算机技术 |
| 摘要： | 随着社会经济的迅速发展，交通运输量的不断上升，桥梁负荷量迅速增大，桥梁坍塌事故有增多的趋势。实践表明，桥梁的大部分缺陷产生在桥梁的底面，目前，普遍采用的桥底缺陷探测方法是：采用传统桥梁检测车工作臂将检查人员送至桥底进行检测作业，该方法效率低，检测质量差且不安全；因此，最近国内外学者开始进行了智能桥梁检测车的研究，试图实现自主检测桥底缺陷，以促进桥梁检测技术的发展。 本文在现有研究成果的基础上，重点研究了桥梁检测车工作臂的定位与避障。这是实现自动检测作业的关键技术；工作臂在精确地自身定位的同时，承载摄像机沿桥底进行仿形运动，有效地回避桥底结构障碍、并始终和桥梁底面保持一定的距离，本文的研究有利于解决桥底检测难的问题，主要有以下内容：首先，从总体上设计了工作臂定位与避障系统，阐述了其工作原理，并说明了工作臂的运动过程。其次，在对多种传感器分类和归纳的基础上，设计了有探测外部环境和工作臂自身定位功能的感知子系统，采用最小值法实现信息融合，提高其精确性和处理速度。再次，研究了桥梁检测车的定位和工作臂的定位。根据能否接收GPS定位信号，分别为车辆定位建立了两种不同的参考坐标系，车辆定位子系统采用了基于模糊自适应扩展卡尔曼滤波的GPS/DR组合定位方式，在Matlab中进行了仿真试验，试验结果表明该方法是有效的。然后，分析了机械臂的坐标转换关系，研究了工作臂的位姿定位问题，该定位系统的设计为自动检测桥底提供了重要的前提条件。最后，根据工作臂的特征，提出了探测式的仿形避障方案；采用基于神经网络的电液避障方法，并结合桥梁底面结构来开展仿形运动，通过仿真试验，证明了该方法的可行性和优越性。 |
| 作者： | 吴轩 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 葛召炎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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