輸電線路除冰機器人越障規(guī)劃與跟蹤方法研究.pdf

1、近些年來，冬季惡劣的天氣條件會導(dǎo)致輸電線路上積雪和覆冰，嚴重時引起線路跳閘、斷線、倒桿、絕緣子閃絡(luò)和通信中斷等事故，給國家經(jīng)濟造成了巨大的損失，也給人民生活帶來了極大的不便。因此，研究和開發(fā)輸電線路除冰機器人具有迫切的需求和極大的意義。本論文針對除冰機器人的特殊工作環(huán)境，對除冰機器人越障規(guī)劃策略和軌跡跟蹤方法進行研究。全文主要工作包括以下幾個方面。
　　 論文首先系統(tǒng)介紹了除冰機器人的研究背景和意義，綜述了國內(nèi)外除冰機器人的研究

2、發(fā)展現(xiàn)狀，并詳細分析了除冰機器人自主越障的研究難點和關(guān)鍵技術(shù)。在第二部分，論文詳細介紹了自主研制的三臂式除冰機器人的機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)組成及其硬件選擇和軟件設(shè)計，并利用MATLAB建立了主要研究對象除冰機器人機械臂的運動學(xué)和動力學(xué)模型。
　　 除冰機器人機械臂動作時除了具有一定工作負載外，還受到自重的影響，重力的非線性影響對機械臂控制產(chǎn)生了一定的困擾。傳統(tǒng)的固定值重力補償和近似值重力補償具有補償不精確、實時性差的缺陷，難以滿足機

3、械臂控制性能要求。本文基于空間幾何學(xué)和理論力學(xué)原理，提出了一種精確的在線重力補償策略，將其與PD控制律結(jié)合，設(shè)計了一種具有在線精確重力補償?shù)腜D控制律，并利用李雅普若夫定理證明其穩(wěn)定性，最后通過仿真驗證其有效性和優(yōu)越性。
　　 在除冰機器人機械臂穩(wěn)定控制和良好跟蹤性能的基礎(chǔ)上，針對除冰機器人上線工作時的遇障問題，結(jié)合模糊邏輯思想，提出了基于模糊邏輯的除冰機器人機械臂越障規(guī)劃策略。該方法通過激光雷達獲得周圍工作環(huán)境信息，將機械臂的

4、末端坐標(biāo)誤差和遇障判斷信息作為模糊規(guī)劃器輸入，把除冰機器人的工作狀態(tài)分為安全模式和危險模式，不同工作模式輸出不同的關(guān)節(jié)規(guī)劃角。仿真結(jié)果表明，該規(guī)劃策略在兩種模式下均能保證除冰機器人機械臂的有效動作，而且危險模式下具有較好的越障性能。
　　 另外，考慮到模糊規(guī)劃路徑的冗余度問題，將粒子群算法引入用于優(yōu)化模糊規(guī)劃參數(shù)，設(shè)計了基于粒子群和模糊邏輯的除冰機器人越障規(guī)劃策略。利用粒子群算法的優(yōu)化性能，通過設(shè)置路徑最短和目標(biāo)點吸引的適應(yīng)度函