[发明专利]一种迷宫管道机器人自主巡径算法及具有该算法的机器人

说明书

技术领域

本发明属于管道巡视监测领域，尤其涉及一种迷宫管道机器人自主巡径算法及具有该算法的机器人。

背景技术

管道是保障能源和信号线路与外界有效隔离，防止外力侵袭，保证安全传输的重要设施，随着信息社会的发展以及能源需求的增加，智能电网已经开始进入人们的生活，除了在地面上进行电力架线和传输之外，在底下也开拓了智能电网的传输路径，通过在地下设立各种电力传输管道，不但可以实现电力信号的传输，而且有效提高了资源的利用率。同时，将电力线放置到地下管道中，不会带来视觉上的走线乱，危险性高的问题。随着智能电网产业的发展，现代城市的管道网络错综复杂，给维护带来极大不便，利用管道机器人对通讯电缆、地下电缆进行巡检维护已经成为一种共识。但如何使得机器人能够实现自动巡径，这就需要对迷宫算法进行研究。

现有机器人迷宫控制策略主要为左手法则（Left Hand Rule）和右手法则（Right Hand Rule）。

左手法则的技术特点是：1、机器人执行左转的优先级高于直行或右转；2、机器人执行直行的优先级高于右转。机器人在迷宫管道中巡径时，如果遇到“十字路口”（即有左转、直行和右转），机器人会左转；如果遇到“直行或右转路口”，机器人会直行；只有遇到“右转路口”，机器人才右转。一句话就是，执行左手法则的机器人永远是沿着左侧走。如果出口不是在封闭管道的内侧，机器人最终可以顺利的从起点走到终点。同理，右手法则的技术特点是：1、机器人执行右转的优先级高于直行或左转；2、机器人执行直行的优先级高于左转。

以上这两种控制策略的执行效果如图1所示。图中所示细实线为纵横交错的管道，而且分别表明了管道的进口和出口位置，所示虚线即为左手法则控制的机器人在管道中的巡视或行进路线，所示双点划线为右手法则控制的机器人在管道中的巡视或者行进路线，而最优路径为图示中的粗实线所示的路线，因此可以看出通过左手或右手法则所形成的路径并不是最好的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中迷宫管道机器人通过左手法则或右手法则形成的巡径路线繁琐，并不能找到最佳巡视路径的技术问题，提供一种迷宫管道机器人自主巡径算法，通过该算法可有效实现机器人对最佳巡视路径的选择。

本发明提供一种迷宫管道机器人自主巡径算法，所述迷宫管道机器人自主巡径算法包括以下步骤：

步骤一，记录机器人经过每个路口时的行进方向并形成由字母组成的第一路径数组，其中，如果所述机器人在相应路口左转则记录一个字母“L”，如果所述机器人在相应路口右转则记录一个字母“R”，如果所述机器人在相应路口直行则记录一个字母“S”，如果所述机器人调头时则记录一个字母“U”，最后所记录的字母按照机器人的行走顺序形成所述第一路径数组；

步骤二，根据机器人巡径控制策略简化第一路径数组并形成第二路径数组，其中，当控制策略为左手法则时，将第一路径数组中的字母组合“SUL”或“LUS”用字母“R”替代、字母组合“LUL”用“S”替代，并形成所述第二路径数组；当控制策略为右手法则时，将第一路径数组中的字母组合“SUR”或“RUS”用字母“L”替代、字母组合“RUR”用S替代并形成所述第二路径数组；

步骤三，存储所述第二路径数组，并控制所述机器人按照所述第二路径数组对该迷宫管道进行下一次的巡径。

优选地，所述步骤二中，当所述控制策略为左手法则时对第一路径数组的具体简化控制方法为：

步骤S100，在第一路径数组中，从第一个字母开始依次查找字母组合“SUL”、“LUS”或“LUL”，当查找到第一个字母组合“SUL”、“LUS”或“LUL”时，停止继续查找并将字母组合“SUL”或“LUS”替换为“R”，或将字母组合“LUL”替换为“S”；

步骤S110，重新从第一个字母开始，再次查找字母组合“SUL”、“LUS”或“LUL”；当再次查找到第一个字母组合“SUL”、“LUS”或“LUL”时，停止继续查找并将字母组合“SUL”或“LUS”替换为“R”，或将字母组合“LUL”替换为“S”；

步骤S120，重复步骤S110，直到所述第一路径数组中无字母组合“SUL”、“LUS”或“LUL”时，结束查找，并将第一路径数组简化后最终形成的路径数组作为第二路径数组。

优选地，所述步骤二中，当所述控制策略为右手法则时对第一路径数组的具体简化控制方法为：