Un nuevo manipulador aéreo telescópico para instalar y agarrar el robot de inspección de aisladores en líneas eléctricas: diseño, control y experimento
Autores: Yang, Peng; Wang, Hao; Huang, Xiuwei; Gu, Jiawei; Deng, Tao; Yuan, Zonghui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un nuevo manipulador aéreo telescópico para instalar y agarrar el robot de inspección de aisladores en líneas eléctricas: diseño, control y experimento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Aislantes
Líneas de energía
Manipulador aéreo
Sistema telescópico
Instalación
Robots
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los aislantes en las líneas eléctricas requieren mantenimiento regular por parte de operadores en entornos peligrosos de gran altitud, y la aparición de manipuladores aéreos proporciona un soporte eficiente y seguro para este escenario. En este estudio, se desarrolla un sistema de manipulador aéreo telescópico ligero, que puede realizar la instalación y recuperación de robots de inspección de aislantes en líneas eléctricas. El manipulador aéreo tiene tres grados de libertad, incluyendo dos mecanismos de tijera telescópicos y un mecanismo de rotación de inclinación. Múltiples tipos de cámaras y sensores están específicamente configurados en la estructura, y la masa total de la estructura es de 2.2 kg. A continuación, se derivan el modelo cinemático, el modelo dinámico y el modelo de fuerza de contacto instantánea del manipulador aéreo diseñado. Luego, se diseña la estrategia de control híbrido de posición/fuerza del manipulador aéreo y el algoritmo de detección y estimación visual para completar la operación o la tarea. Finalmente, se llevan a cabo pruebas de carga externa levantada, pruebas de agarre e instalación, así como pruebas de operación de vuelo al aire libre. Los resultados de las pruebas no solo evalúan cuantitativamente la efectividad del diseño estructural y del diseño de control del sistema, sino que también verifican que el manipulador aéreo puede completar la operación de agarre e instalación automática precisa del dispositivo objetivo de 3.6 kg en vuelo al aire libre.
Descripción
Los aislantes en las líneas eléctricas requieren mantenimiento regular por parte de operadores en entornos peligrosos de gran altitud, y la aparición de manipuladores aéreos proporciona un soporte eficiente y seguro para este escenario. En este estudio, se desarrolla un sistema de manipulador aéreo telescópico ligero, que puede realizar la instalación y recuperación de robots de inspección de aislantes en líneas eléctricas. El manipulador aéreo tiene tres grados de libertad, incluyendo dos mecanismos de tijera telescópicos y un mecanismo de rotación de inclinación. Múltiples tipos de cámaras y sensores están específicamente configurados en la estructura, y la masa total de la estructura es de 2.2 kg. A continuación, se derivan el modelo cinemático, el modelo dinámico y el modelo de fuerza de contacto instantánea del manipulador aéreo diseñado. Luego, se diseña la estrategia de control híbrido de posición/fuerza del manipulador aéreo y el algoritmo de detección y estimación visual para completar la operación o la tarea. Finalmente, se llevan a cabo pruebas de carga externa levantada, pruebas de agarre e instalación, así como pruebas de operación de vuelo al aire libre. Los resultados de las pruebas no solo evalúan cuantitativamente la efectividad del diseño estructural y del diseño de control del sistema, sino que también verifican que el manipulador aéreo puede completar la operación de agarre e instalación automática precisa del dispositivo objetivo de 3.6 kg en vuelo al aire libre.