[发明专利]电力线路多机器人协作巡检方法

说明书

本发明为电力线路多机器人协作巡检方法，在电力线路巡检任务中，按杆塔将导线分段，根据杆塔坐标和导线模型数据，生成巡检线路区段。在多机器人电力巡检和作业任务中，多种类型的机器人共同努力完成指定任务，使系统具有区域规划、任务重规划的能力以提高系统效率和未知动态环境下的适应性、鲁棒性。

技术领域

本发明涉及多机器人协作的技术领域，特别是一种电力线路多机器人协作巡检方法。

背景技术

传统的电网人工巡检和作业方式存在劳动强度大、工作效率低、人员安全性差等特点，尤其在恶劣天气和和复杂地形等条件下更加明显。目前，很多科研机构应相继开展了各种作业机器人的研究，例如变电站设备巡检机器人、带电抢修作业机器人、悬臂式巡线机器人、光纤复合架空地线巡检机器人、绝缘子检测机器人、输电线路破冰机器人，并且有的已经投入运行，经受住了恶劣气候的考验。随着具有不同功能和不同大小的电力机器人的出现以及电力特种机器人技术的不断成熟发展，多机器人协作将成为未来电力机器人的主要应用形式。目前，多机器人协作电力巡检的相关研究尚未成熟，而电力线路巡检的目标是电力杆塔、线路、金具、绝缘子和沿线环境等。与一般的多机器人作业任务相比，电力线路巡检任务存在着特殊性：(1)工作区域跨度大，受外力影响较多，环境错综复杂；(2)机器人的路径受到限制，它必须在电力线走廊区域内行进，以获得全面的线路信息；(3)常规的电力巡检制度未充分考虑电网的实际运行情况，有些运行良好的线路区段容易出现过度巡检，而一些区段则巡检不够充分的现象；(4)在具体作业任务中，输配电线路检测、修复工作存在步骤多、流程复杂的问题，也增加了操作的难度。因此，急需一种能够在电力线路巡检中使用的多机器人协作的方法。

发明内容

本发明的目的是充分发挥多机器人系统的优势，提高电力巡检效率和质量，尤其在出现大面积线路故障和冰雪等灾害天气时，利用多机器人搜寻故障并执行修复作业，能够高效可靠地完成任务，降低经济损失和社会影响。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术手段是：

电力线路多机器人协作巡检方法，包含以下步骤：

步骤一，巡检线路分段，按杆塔将导线分段，根据杆塔坐标和导线模型数据，生成巡检线路区段，按照电力巡检规范将整个工作区域划分为若干巡检线路子区域；

步骤二，高层任务规划，负责将检测机器人、中继机器人和作业机器人在不同巡检线路区段的分配，首先确定每个巡检线路子区域的输电线路静态的空间分布情况、每个巡检线路子区域的空间大小以及外界环境，衡量因素包括每个巡检线路子区域的巡检路径长度L_k、地形复杂程度C_k、故障易发程度F_k以及作业难易程度E_k，其中C_k、F_k和E_k在0～1之内，按照电力巡检规范将整个工作区域划分为若干巡检线路子区域；其次考虑机器人所具备的能力，包括目标检测、中继通信、清障、线路修复、除冰、绝缘子清洗能力，将机器人能力用一个一维数组A_i来表示，A_i＝[a_i1，a_i2，…，a_is]，如果具备该能力，对应的值为1，否则为0，除了目标检测和中继通信能力，其他能力统称为作业能力，此时，机器人能力数组简化为A_i＝[a_i1，a_i2，a_i3]，基于不同巡检线路子区域的任务需求，采用轮盘赌算法或启发式算法协调多机器人在各个巡检线路子区域的分布，首先考虑目标检测能力实现区域内全路径巡检，其次考虑中继通信能力，再次考虑作业能力，各巡检线路子区域内的机器人需要满足约束条件；