[發(fā)明專利]輸電線路檢修機器人操作臂的運動規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010123727.4
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111251301B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設計）人: 劉榮海;沈鋒;鄭欣;郭新良;王洪武;蔡曉斌;楊迎春;許宏偉;周靜波;虞鴻江;何運華;焦宗寒;孔旭暉;楊雪瀅;胡昌斌;代克順;陳國坤;宋玉鋒;程雪婷;彭詠濤;李宗紅
• 申請（專利權(quán)）人: 云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J5/00;B25J9/04
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請?zhí)峁┝艘环N輸電線路檢修機器人操作臂的運動規(guī)劃方法，該方法包括：分別測量機器人的基座相對于作業(yè)對象的第一靜態(tài)位姿、所述機器人的操作臂的初始構(gòu)型；將所述第一靜態(tài)位姿作為高斯概率分布函數(shù)的均值，采用所述高斯概率分布函數(shù)生成N組第二靜態(tài)位姿數(shù)據(jù)；將所述第一靜態(tài)位姿作為所述操作臂的基座位姿，對所述操作臂進行路徑規(guī)劃，給出所述操作臂從所述初始構(gòu)型到達預設目標構(gòu)型的M條非碰撞路徑；將N組所述第二靜態(tài)位姿數(shù)據(jù)分別作為所述操作臂的基座位姿，對M條所述非碰撞路徑的歐氏距離和第一自由狀態(tài)概率進行評估，確定全局最優(yōu)路徑。通過本申請方法獲得的檢修機器人操作臂的全局最優(yōu)路徑具有效率高和安全性高的特點。

技術領域

本發(fā)明涉及輸電線路檢修技術領域，特別是涉及一種輸電線路檢修機器人操作臂的運動規(guī)劃方法。

背景技術

輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，輸電線路的巡檢對維持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。輸電線路巡檢機器人可以實現(xiàn)無人形式完成對輸電線路缺陷的檢測以及修復。

近年來，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展對輸電線路安全性要求的提高，輸電線路的安全維護除了需要對輸電線路是否破損、是否斷股等缺陷進行檢測，還需要對輸電線路上的防震錘、耐張線夾、間隔棒等金具的缺陷進行檢測與修復，特別是輸電線路一般為分裂導線，在對這些金具進行缺陷檢測與修復過程中，為保證效率，攜帶靈活操作臂的輸電線路機器人越來越被廣泛使用。

但是，當前輸電線路機器人的操作臂的運動路徑都是根據(jù)具體的應用場景在機器人離線狀態(tài)下提前制定的，在實際運行過程中很容易與周圍的導線、金具或者機器人本體上其他結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞；又或者為了保證足夠高的安全性，提前規(guī)劃出的路徑在操作臂實際作業(yè)過程中會相對十分冗長，降低操作臂的作業(yè)效率。另外，由于高空環(huán)境風力干擾、操作臂作業(yè)過程擾動等因素影響，造成輸電線路機器人的本體結(jié)構(gòu)相對于輸電線路的位姿是不穩(wěn)定的，繼而對操作臂作業(yè)路徑的安全性產(chǎn)生影響。

因此，如何實現(xiàn)環(huán)境下機器人操作臂路徑的規(guī)劃以在機器人本體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定條件下保證操作臂路徑的安全性和高效性，成為亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種輸電線路檢修機器人操作臂的運動規(guī)劃方法，用以解決輸電線路檢修機器人操作臂運動路徑安全性和高效性較低的技術問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種輸電線路檢修機器人操作臂的運動規(guī)劃方法，所述方法包括：

分別測量機器人的基座相對于作業(yè)對象的第一靜態(tài)位姿、所述機器人的操作臂的初始構(gòu)型；

將所述第一靜態(tài)位姿作為高斯概率分布函數(shù)的均值，采用所述高斯概率分布函數(shù)生成N組第二靜態(tài)位姿數(shù)據(jù)；

將所述第一靜態(tài)位姿作為所述操作臂的基座位姿，對所述操作臂進行路徑規(guī)劃，給出所述操作臂從所述初始構(gòu)型到達預設目標構(gòu)型的M條非碰撞路徑；

將N組所述第二靜態(tài)位姿數(shù)據(jù)分別作為所述操作臂的基座位姿，對M條所述非碰撞路徑的歐氏距離和第一自由狀態(tài)概率進行評估，確定全局最優(yōu)路徑。

進一步地，對M條所述非碰撞路徑的歐氏距離和自由狀態(tài)概率進行評估，確定全局最優(yōu)路徑，包括：

對所述非碰撞路徑進行分段處理，并測量獲得所述操作臂在每個所述分段的節(jié)點構(gòu)型與所述初始構(gòu)型的歐氏距離；

在N組不同的所述基座位姿條件下，獲得每個所述節(jié)點構(gòu)型與所述初始構(gòu)型之間的第一自由狀態(tài)概率；

判斷所述節(jié)點構(gòu)型是否有2條或2條以上所述非碰撞路徑經(jīng)過；

如果否，則判斷下一個所述節(jié)點構(gòu)型是否有2條或2條以上所述非碰撞路徑經(jīng)過；

如果是，則比較不同所述非碰撞路徑在同一所述節(jié)點構(gòu)型處的所述歐氏距離以及所述第一自由狀態(tài)概率，選擇出所述第一自由狀態(tài)概率與所述歐氏距離數(shù)學差值最大的非碰撞路徑作為優(yōu)勢路徑；