變電站巡檢機器人視覺導航與路徑規(guī)劃的研究.pdf

1、變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，定期巡檢對于保證變電站的安全運行至關(guān)重要。近年來，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的人工巡檢方式正逐步被機器人巡檢方式所替代。巡檢機器人能夠在少人或無人值守的變電站中對電力設(shè)備進行巡檢。而機器人完成巡檢任務(wù)的保證是其具備在多種條件下自主移動的功能，機器人的視覺導航與路徑規(guī)劃正是實現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵技術(shù)。因此本文對變電站巡檢機器人的視覺導航與路徑規(guī)劃進行了研究。
　　首先，分析了變電站巡檢機器人的功能需求并設(shè)計

2、了變電站巡檢機器人系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。通過對現(xiàn)有機器人視覺導航與路徑規(guī)劃技術(shù)的分析，制定了一種基于導引線的視覺導航方案和一種基于人工勢場法的局部路徑規(guī)劃方案。
　　第二，在視覺導航方面，本文將機器人視覺導航分為導引線圖像預處理、導引線檢測、導引線跟蹤三個部分。在圖像預處理部分，首先描述了常用的圖像色彩分割，圖像濾波等技術(shù)。通過分析和對比實驗，設(shè)計了一套符合本文要求的圖像預處理流程。在導引線檢測部分，提出了一種基于最小二乘法的導引線檢測

3、算法。算法主要由導引線離散特征點提取，導引線模型分析，導引線模型分類及最小二乘曲線擬合四個部分組成。對導引線圖像的檢測實驗證明了算法具有較高的檢測準確率。在導引線跟蹤部分，采用了基于模糊控制的導引線跟蹤算法，算法主要由導航參數(shù)計算，移動機器人運動模型分析和機器人模糊控制三個部分組成。介紹了實驗所用的機器人平臺，并在該平臺上進行了導引線跟蹤實驗。實驗證明了算法能夠有效地控制機器人沿導引線行走，實現(xiàn)對導引線的跟蹤。
　　第三，在路徑規(guī)

4、劃方面，本文介紹了傳統(tǒng)人工勢場法的原理，對其易陷入目標不可到達及局部最小值的問題進行了分析。針對目標不可到達問題，采用了修改斥力函數(shù)的方法。針對機器人、障礙物、目標點處于同一直線而導致的局部最小值問題，提出了一種改進逃逸力法。針對多障礙物造成合力為零而導致的局部最小值問題，采用了障礙物連接法。對變電站的環(huán)境進行了分析并建立了相應(yīng)的人工勢場模型，通過該勢場模型下傳統(tǒng)人工勢場法及本文改進人工勢場法的仿真模擬實驗，證明了本文的改進算法能夠很好