【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于機器人，具體涉及一種絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、絕緣子是連接在高壓輸電線和高壓電塔之間，用來保證高壓輸電線和高壓電塔絕緣的絕緣體，絕緣子串為多個絕緣子聯(lián)并接而成，單條特高壓絕緣子串包含上百片待檢測絕緣子片。
2、隨著機器人領域技術(shù)的發(fā)展，絕緣子檢測機器人開始逐漸替代人工來對絕緣子進行檢測。目前的特高壓同塔同向瓷質(zhì)絕緣子串大多采用多串布置，與傳統(tǒng)人工檢測相比，絕緣子檢測機器人不僅更安全，檢測效率也更高。
3、針對目前公開號為cn115542003a的一種輸電線路耐張絕緣子檢測機器人及其應用方法中提出的絕緣子檢測機器人，由兩個手爪及一個五自由度機械臂組成，具備較高的靈活性。該絕緣子檢測機器人存在一定的續(xù)航問題，影響了它走向?qū)嵱没c智能化。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的之一在于針對絕緣子檢測機器人的續(xù)航問題提供一種絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，通過對絕緣子檢測機器人運動路徑規(guī)劃，對絕緣子檢測機器人的能量消耗進行優(yōu)化，提高絕緣子檢測機器人的續(xù)航能力。
2、本專利技術(shù)的目的之二在于提供一種實現(xiàn)所述絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法的系統(tǒng)。
3、本專利技術(shù)提供一種絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，包括以下步驟：
4、s1.獲取絕緣子檢測機器人歷史軌跡，構(gòu)建偏差空間；
5、s2.基于粒子群優(yōu)化算法，構(gòu)建絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃模型；
6、s3.根據(jù)步驟s1得到的偏差空間和
7、s4.根據(jù)步驟s3得到的離線軌跡庫與步驟s2得到的絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃模型，進行實際的絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃。
8、步驟s1中偏差空間中的偏差采用目標夾爪起始點和目標點的位姿表示(x1,y1,α1,x2,y2,α2)，其中，x1為目標夾爪起始點橫坐標；y1為目標夾爪起始點縱坐標；α1為目標夾爪起始點夾爪中軸線與豎直方向的角度；x2為目標夾爪目標點橫坐標；y2為目標夾爪目標點縱坐標；α2為目標夾爪目標點夾爪中軸線與豎直方向的角度；
9、絕緣子檢測機器人歷史軌跡都包含在偏差空間中。
10、步驟s2所述絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃模型中目標函數(shù)為單步運動過程中關(guān)節(jié)電機的能耗，采用機械功率絕對值的積分和電機的焦耳熱之和作為關(guān)節(jié)電機的總能耗，使用以下算式表示：
11、
12、其中，wcost為單步總能耗；τmotori為電機扭矩；ωmotori為電機轉(zhuǎn)速；imotori為電機電流；r為電機等效電阻；
13、通過粒子群優(yōu)化算法，迭代預設次數(shù)獲取絕緣子檢測機器人運動軌跡，粒子群優(yōu)化算法迭代過程使用以下算式表達：
14、vi(t+1)＝wvi(t)+c1r1(pbesti-xi(t))+c2r2(gbest-xi(t))
15、其中，vi(t)為初始速度；w為慣性系數(shù)；c1為個人最優(yōu)學習因子；c2為全局最優(yōu)學習因子；r1為個人最優(yōu)權(quán)重；r2為全局最優(yōu)權(quán)重；pbesti為單個離子功耗最優(yōu)歷史參數(shù)；gbesti為全局功耗最優(yōu)歷史參數(shù)；xi(t)為當前時刻機器人軌跡參數(shù)；
16、步驟s3具體為：將步驟s1得到的偏差空間離散，得到偏差單元，再對偏差空間內(nèi)各偏差單元求解，獲得一個基于環(huán)境偏差的離線軌跡庫；
17、對偏差空間離散時，x1以5mm步長離散，y1以4mm步長離散，α1以1°步長離散；
18、將偏差空間離散單元條件輸入到絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃模型中，在不同的偏差空間離散單元條件下，以目標函數(shù)的值作為優(yōu)化目標，通過粒子群優(yōu)化算法獲得對應不同的離散單元下的最優(yōu)軌跡，并記錄于離線軌跡庫；
19、所述離線軌跡庫包括不同環(huán)境偏差參數(shù)情況下的最優(yōu)軌跡參數(shù)。
20、步驟s4所述進行實際的絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃，包括以下步驟：
21、a.獲取絕緣子檢測機器人環(huán)境信息；
22、b.根據(jù)步驟a得到的絕緣子檢測機器人環(huán)境信息，進行偏差解算得到絕緣子檢測機器人初始環(huán)境的偏差空間方位，再獲取步驟s3得到的離線軌跡庫中歐氏距離最近的單元作為起始單元；
23、c.以步驟b得到的起始單元作為步驟s2得到的絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃模型中粒子群優(yōu)化算法的初始點，迭代優(yōu)化若干次，得到軌跡參數(shù)，完成絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃。
24、本專利技術(shù)還提供一種實現(xiàn)所述絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法的系統(tǒng)，包括偏差空間構(gòu)建模塊、模型構(gòu)建模塊、離線軌跡庫構(gòu)建模塊和軌跡規(guī)劃模塊；
25、偏差空間構(gòu)建模塊獲取絕緣子檢測機器人歷史軌跡，構(gòu)建偏差空間，并將數(shù)據(jù)上傳到離線軌跡庫構(gòu)建模塊；
26、模型構(gòu)建模塊基于粒子群優(yōu)化算法，構(gòu)建絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃模型，并將數(shù)據(jù)上傳到離線軌跡庫；
27、離線軌跡庫構(gòu)建模塊根據(jù)接收的數(shù)據(jù)，構(gòu)建基于環(huán)境偏差的離線軌跡庫，并將數(shù)據(jù)上傳到軌跡規(guī)劃模塊；
28、軌跡規(guī)劃模塊根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，進行實際的絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃。
29、本專利技術(shù)公開了一種絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法及系統(tǒng)，基于粒子群優(yōu)化算法，以最低能耗為目標函數(shù)，求解得到絕緣子檢測機器人最優(yōu)軌跡。本專利技術(shù)方法得到的最優(yōu)軌跡能降低絕緣子檢測機器人運動過程的能耗，提高續(xù)航能力。
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1.一種絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S1中偏差空間中的偏差采用目標夾爪起始點和目標點的位姿表示(x1,y1,α1,x2,y2,α2)，其中，x1為目標夾爪起始點橫坐標；y1為目標夾爪起始點縱坐標；α1為目標夾爪起始點夾爪中軸線與豎直方向的角度；x2為目標夾爪目標點橫坐標；y2為目標夾爪目標點縱坐標；α2為目標夾爪目標點夾爪中軸線與豎直方向的角度；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S2所述絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃模型中目標函數(shù)為單步運動過程中關(guān)節(jié)電機的能耗，采用機械功率絕對值的積分和電機的焦耳熱之和作為關(guān)節(jié)電機的總能耗，使用以下算式表示：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S3具體為：將步驟S1得到的偏差空間離散，得到偏差單元，再對偏差空間內(nèi)各偏差單元求解，獲得一個基于環(huán)境偏差的離線軌跡庫；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，其特征在
6.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1～5任一項所述絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括偏差空間構(gòu)建模塊、模型構(gòu)建模塊、離線軌跡庫構(gòu)建模塊和軌跡規(guī)劃模塊；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，步驟s1中偏差空間中的偏差采用目標夾爪起始點和目標點的位姿表示(x1,y1,α1,x2,y2,α2)，其中，x1為目標夾爪起始點橫坐標；y1為目標夾爪起始點縱坐標；α1為目標夾爪起始點夾爪中軸線與豎直方向的角度；x2為目標夾爪目標點橫坐標；y2為目標夾爪目標點縱坐標；α2為目標夾爪目標點夾爪中軸線與豎直方向的角度；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子檢測機器人的軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，步驟s2所述絕緣子檢測機器人軌跡規(guī)劃模型中目標函數(shù)為單步運動過程中關(guān)節(jié)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李輝，李智慧，王振宇，蔣智鵬，辛華，姜飛，喬磊，徐溧，吳志田，羅昌宏，屈蜜蜜，羅文燦，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)湖南省電力有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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