【摘要】：近年來(lái),國(guó)際油價(jià)大幅下滑,導(dǎo)致中海油利潤(rùn)大幅下降。壓縮投資、優(yōu)化資源、削減成本成為海油應(yīng)對(duì)石油寒冬的優(yōu)先措施。無(wú)人駐守石油生產(chǎn)平臺(tái)是中海油在新形勢(shì)下提出的新的嘗試。無(wú)人駐守平臺(tái)的設(shè)計(jì),建造,運(yùn)行將有利于提高生產(chǎn)設(shè)施的利用率,減少不必要的設(shè)計(jì),建造,開(kāi)發(fā)成本,由此可以產(chǎn)生最佳的經(jīng)濟(jì)效益,有利于公司的可持續(xù)發(fā)展。與此同時(shí),無(wú)人平臺(tái)存在著諸多的問(wèn)題。比如,固定監(jiān)控點(diǎn)存在若干盲區(qū),無(wú)法準(zhǔn)確清晰了解現(xiàn)場(chǎng)具體情況。現(xiàn)有中控系統(tǒng)只能干預(yù)生產(chǎn)系統(tǒng),對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程恢復(fù)等等。結(jié)合現(xiàn)有中控系統(tǒng)和CCTV系統(tǒng),引入獨(dú)立的巡檢機(jī)器人系統(tǒng),彌補(bǔ)上述不足,減少人員登平臺(tái)頻率。解決石油生產(chǎn)平臺(tái)上巡檢機(jī)器人的定位問(wèn)題是巡檢機(jī)器人順利完成其他巡檢任務(wù)的基礎(chǔ)。本文圍繞巡檢機(jī)器人利用石油生產(chǎn)平臺(tái)環(huán)境特征進(jìn)行定位的研究,其主要內(nèi)容如下:1、針對(duì)平臺(tái)巡檢機(jī)器人系統(tǒng)建模和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建模,本文以“海寶”巡檢機(jī)器人系統(tǒng)為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),建立石油生產(chǎn)平臺(tái)巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模型和確定石油生產(chǎn)平臺(tái)巡檢機(jī)器人系統(tǒng)控制輸入模型,確定海上無(wú)人石油生產(chǎn)平臺(tái)環(huán)境特征的表達(dá)形式,構(gòu)建傳感器觀測(cè)模型。分析平臺(tái)巡檢機(jī)器人系統(tǒng)建模時(shí)產(chǎn)生的不確定性和誤差,建立環(huán)境噪聲模型和傳感器觀測(cè)噪聲模型,完全建立實(shí)驗(yàn)需要模型,為平臺(tái)巡檢機(jī)器人定位研究奠定基礎(chǔ)。2、研究石油生產(chǎn)平臺(tái)方位特征提取以及合適的表示方式。巡檢機(jī)器人巡檢時(shí)需建立針對(duì)平臺(tái)環(huán)境特征的局部地圖。本次試驗(yàn)主要通過(guò)巡檢機(jī)器人自身安裝的激光雷達(dá)掃描周圍障礙物信息,計(jì)算出周圍環(huán)境即平臺(tái)設(shè)備撬塊的棱角,再將這些設(shè)備的棱角設(shè)定為石油生產(chǎn)平臺(tái)的局部環(huán)境的特征點(diǎn)。根據(jù)得出的特征點(diǎn)建立平臺(tái)特征地圖。最后通過(guò)“海寶”項(xiàng)目模型進(jìn)行系統(tǒng)性試驗(yàn),驗(yàn)證該方法的可行性。3、研究解決巡檢機(jī)器人局部定位的有效方法。從理論上來(lái)說(shuō),利用無(wú)跡卡爾曼濾波要比擴(kuò)展卡爾曼濾波效果更好,即誤差更小。本次試驗(yàn)結(jié)合平臺(tái)巡檢機(jī)器人SLAM模型和以設(shè)備撬塊棱角作為平臺(tái)環(huán)境特征,利用擴(kuò)展卡爾曼濾波和無(wú)跡卡爾曼濾波算法來(lái)檢測(cè)巡檢機(jī)器人在巡檢過(guò)程中的位姿狀態(tài)以及不同時(shí)間段所處的平臺(tái)位置信息。4、假設(shè)了兩種簡(jiǎn)單平臺(tái)環(huán)境,基于預(yù)先建立的好的相關(guān)數(shù)學(xué)模型,在特定的應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行環(huán)境特征提取,利用擴(kuò)展卡爾曼濾波和無(wú)跡卡爾曼濾波方法進(jìn)行巡檢機(jī)器人定位仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了在石油生產(chǎn)平臺(tái)運(yùn)用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法和無(wú)跡卡爾曼濾波算法解決巡檢機(jī)器人定位問(wèn)題的可行性,并且得出了應(yīng)用無(wú)跡卡爾曼濾波算法進(jìn)行定位的精度效果要比應(yīng)用擴(kuò)展卡爾曼濾波的精度效果要好。
【圖文】：

圖 1- 1 軌道式移動(dòng)巡檢機(jī)器人Fig.1-1 Track mobile inspection robot人領(lǐng)域起步相對(duì)較晚，和發(fā)達(dá)國(guó)家存在著較大國(guó)內(nèi)科技技術(shù)水平的提高，我國(guó)國(guó)內(nèi)科學(xué)工作者就。人主要應(yīng)用在陸地?zé)o人變電站、工廠等地區(qū)。在電站應(yīng)用巡檢機(jī)器人的想法，，2005 年該項(xiàng)目底即在長(zhǎng)清變電站實(shí)行樣機(jī)投放試運(yùn)行[5]。他是為全國(guó)首臺(tái)變電站巡檢機(jī)器人。

圖 1- 1 軌道式移動(dòng)巡檢機(jī)器人Fig.1-1 Track mobile inspection robot域起步相對(duì)較晚，和發(fā)達(dá)國(guó)家存在著較科技技術(shù)水平的提高，我國(guó)國(guó)內(nèi)科學(xué)工要應(yīng)用在陸地?zé)o人變電站、工廠等地站應(yīng)用巡檢機(jī)器人的想法，2005 年該在長(zhǎng)清變電站實(shí)行樣機(jī)投放試運(yùn)行[5]。國(guó)首臺(tái)變電站巡檢機(jī)器人。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP242;TE95

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱興柯;葉飛;李斌;李雪松;;變電站巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究[J];機(jī)電信息;2014年30期

2 祖麗楠;張強(qiáng);梁靜;王軍龍;;變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航方法研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2014年09期

3 商承超;王偉;謝廣明;羅文廣;;水下機(jī)器人定位方法綜述[J];兵工自動(dòng)化;2013年12期

4 鄭麗楠;;移動(dòng)機(jī)器人SLAM的系統(tǒng)建模研究[J];湖南農(nóng)機(jī);2013年11期

5 蔡自興;郭t

本文編號(hào)：2680992