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《山东建筑大学》 2015年
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变电站巡检机器人的路径规划研究

肖娟  
【摘要】:随着科技进步和智能技术水平的提高,变电站值班开始向着无人或少人值守的方向发展。为推进变电站无人值守的进程,保证变电站电气设备的安全和可靠运行,利用智能巡检机器人完成对变电站设备的巡检,是目前较为理想的方案之一。路径规划是巡检机器人实现自主运动的基础,主要包括全局路径规划、局部路径规划和车体运动学建模3个关键技术。全局路径规划是根据地图信息和任务信息,按照路径长度最短、转弯次数最少、综合策略最优等标准,规划出巡检机器人的运动路径;局部行为规划是在全局路径规划的基础上对收集到的周围环境数据进行综合分析,给出机器人的实时路径信息,即机器人的运动速度和转向角命令;运动控制系统实时接收路径规划结果,通过对车体运动进行运动学建模和分析,将速度指令分解到各个电机。本文针对变电站巡检巡检机器人的路径规划及其关键技术主要进行了如下研究:(1)分析了对变电站巡检机器人研究的迫切需求,以及路径规划对于巡检机器人的重要性。介绍了变电站巡检机器人国内外的发展状况和路径规划的研究现状。详细阐述了变电站巡检机器人的整体架构和各部分之间的联系和功能。(2)对全局路径规划进行了研究,并使用栅格建模+波形传播搜索算法实现了对变电站巡检机器人的全局路径规划。在对单波传播算法研究的基础上又针对双波传播算法研究了变电站巡检机器人的全局路径规划,并在VC++6.0平台下进行了仿真验证。双波传播搜索算法对缩短路径搜索的时间具有重要意义。(3)对变电站巡检机器人的局部路径规划进行了研究,在总结学者专家研究的基础上使用改进的人工势场法+模糊逻辑的局部路径规划方法对巡检机器人进行局部路径规划。使用移动机器人仿真平台MobotSim对算法进行了仿真,仿真结果表明,该方法克服了传统人工势场易陷入局部极小点的缺陷,在局部路径规划时具有较好的鲁棒性。(4)分析了变电站巡检机器人的导航方式,确定了对基于差分GPS/DR组合导航的导航方式进行讨论。重点研究了导航过程中的运动控制,首先对巡检机器人的运动进行了分析,然后根据运动学模型提出在GPS/DR组合导航系统下的运动控制算法,基于PD增益自适应调节的模型参考自适应控制算法,最后对该算法的控制效果进行了matlab仿真实验,分别追踪方波和正弦波,仿真结果表明该控制算法控制效果较好,在很短时间内能使系统达到稳定。
【学位授予单位】:山东建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP242

【参考文献】
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