蛇形机器人高空电缆巡检

长期以来，架空电缆的巡检主要靠人工进行。在人工维护的过程中，不仅要担心工况的危险，还要考虑长时间维护带来的疲劳造成的人为失误。这种方法不仅耗费大量人力资源，而且难以保证维修精度。

但是对于普通机器人来说，高空电缆复杂的桁架结构很难使其正常工作。蛇形机器人得益于其狭长的身体机构和多样的运动形式，对需要攀爬作业的结构具有很好的适用性。

中国矿业大学唐朝权教授领导的研究小组开发了一种蛇形机器人，用于替代人工检查高空电缆。蛇形机器人由九个相同的关节、集成控制系统和电源的模块以及头部的传感器组成。关节间的转动可以在180度的单轴内完成，相邻两轴正交，因此可以在复杂环境下插入。在光滑的表面上，机器人可以通过旋转各个关节，将身体绕成一个圆圈来完成运动。

为了让蛇形机器人拥有一定的自主性，机器人配备了丰富的传感器。机器人需要利用惯性传感器的信息对自身状态进行有效估计，因此各关节的姿态控制和姿态计算成为机器人设计的关键。

因此，中国矿业大学使用诺科夫(公制)光学三维运动捕捉系统来捕捉机器人的关节运动。在该系统中，使用8个MAR2SH红外光学运动捕捉镜头捕捉固定在蛇形机器人各关节上的标志点，从而获得蛇形机器人运动过程中各关节的位置坐标和角度变化作为参考量。通过惯性传感器信息融合计算的位姿与运动捕捉系统获得的位姿数据的比较，验证了算法的有效性。