[发明专利]一种变电站巡检机器人路径规划方法

说明书

本发明公开了一种变电站巡检机器人路径规划方法，该方法包括以下步骤：1)根据地图构建机器人运动的路网约束模型；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；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；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；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。本发明方法解决了机器人在路网约束与位姿约束下携带热成像仪自主对高压线路温度检测的路径规划问题。

技术领域

本发明涉及人工智能技术，尤其涉及一种变电站巡检机器人路径规划方法。

背景技术

变电站高压线路因灰尘、老化、天气等影响，易出现电力事故，因此需要定期进行巡视和检测以尽早发现和排除安全隐患。传统的人工巡检方式存在任务繁重、效率低下、容易漏检等诸多问题，而变电站巡检机器人代替人工可以实施全自主和全天候的巡检工作。

现有机器人携带红外热成像仪对高压电缆末端的压接线进行定期巡检测温时需要考虑以下因素：

(1)巡检机器人的运动受到变电站道路网络的约束。机器人的最终巡检路径须限制在路网中。

(2)机器人对目标点进行测量时自身的位姿约束。首先，因测量仪器性能限制，机器人与测温点之间的距离必须在允许可行范围之内。其次，机器人携带的测量仪可以调节的姿态(如云台的各关节角)受到客观约束。尤其是当云台的自由度数较少时进一步限制了机器人测量时的姿态。

(3)为了提高巡检效率，不仅期望机器人的运动总路径更短，还期望在完成所有测温点的前提下尽可能减少停靠次数，以节省时间消耗。由于机器人在停靠时才进行检测，当测温点总数一定时，减少停靠次数便意味着增加每次停靠时需完成的测温点数目。

现有技术中没有考虑路网与测量时机器人位姿约束下变电站机器人路径规划，因此现有的路径规划方法无法直接应用于机器人对输电线路巡检。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种变电站巡检机器人路径规划方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变电站巡检机器人路径规划方法，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；

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；

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；

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。

按上述方案，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：