[发明专利]一种变电站巡检机器人路径规划方法

权利要求书

1.一种变电站巡检机器人路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据地图构建机器人运动的路网约束模型；

所述步骤1)中根据地图构建机器人运动的路网约束模型，具体如下：

使用无向图G(V,E)表示机器人运动路网，其中，V＝[v₁,v₂,...v_n]为道路节点集合，n为道路节点的数目，E表示无向边集，E(i,j)表示由v_i和v_j相连的边，权重w_ij∈R^n×n表示机器人通过相应边时所经过距离；

2)考虑机器人对目标进行测温时云台的姿态和测量视距的实际约束，结合测温点构建测温点巡检位姿约束模型；

所述步骤2)中构建巡检位姿约束模型，具体如下：

机器人对目标进行测温过程中的巡检位姿约束包括检测相机俯仰角约束和最大视距约束；θ_max表示相机受云台结构和拍摄质量约束的最大俯仰角度，d_max表示相机在满足检测质量要求下的最大视距，则

其中，H为相机离地高度，测温点T_i的坐标为(x_i,y_i,h_i)，d_i为机器人停靠点s(x_s,y_s,0)与测温点T_i之间的水平距离；

计算测温点约束环S_Ti，测温点约束环S_Ti表示机器人对T_i进行检测时，满足巡检位姿约束条件的位置集合；

当机器人位于测温点约束环S_Ti内时，机器人对目标点T_i进行有效测温；

3)根据机器人运动的路网和测温点巡检位姿约束模型确定机器人停靠点集合；

所述步骤3)中确定机器人停靠点集合，具体如下：

通过对路网中的路径均匀插值，获得离散化路径点，假设路径离散化精度为I_L，组成该路径的离散点集为L，机器人在离散化路径中的停靠点s_k由测温点约束环S_Ti与离散路径L的交集确定，即存在：

4)以完成巡检的时间最小为目标建立巡检机器人路径规划模型；具体如下：

其中，λ表示机器人每次停靠测温所消耗的时间常数，λK为执行K次停靠测温所需的时间，为机器人在路径中持续运动所需时间，v是机器人平均运动速度，l_C为路径总长度；

G为机器人运动的路网，T为全部测温点集合，s₀是充电房的位置，C为机器人在路网中的巡检路径，s_k为机器人第k次停靠实施测温时的位置，k＝1,2,…,K；

5)对模型进行求解，输出全局最优解对应的巡检路径、各停靠点位置，以及各停靠点所对应的测温点集，作为变电站巡检机器人的执行测温任务时的路径规划方案。

2.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤5)中对模型进行求解具体如下：

采用蚁群算法获得可完成测温任务的闭环路径，然后将闭环路径离散化，采用贪婪思想对测温点进行聚类，并将聚类结果和闭环路径长度共同用于路网信息素的更新，同时比较路径规划模型目标函数中的时间代价更新全局最优解。