[发明专利]输电线路检修机器人操作臂的运动规划方法

说明书

本申请提供了一种输电线路检修机器人操作臂的运动规划方法，该方法包括：分别测量机器人的基座相对于作业对象的第一静态位姿、所述机器人的操作臂的初始构型；将所述第一静态位姿作为高斯概率分布函数的均值，采用所述高斯概率分布函数生成N组第二静态位姿数据；将所述第一静态位姿作为所述操作臂的基座位姿，对所述操作臂进行路径规划，给出所述操作臂从所述初始构型到达预设目标构型的M条非碰撞路径；将N组所述第二静态位姿数据分别作为所述操作臂的基座位姿，对M条所述非碰撞路径的欧氏距离和第一自由状态概率进行评估，确定全局最优路径。通过本申请方法获得的检修机器人操作臂的全局最优路径具有效率高和安全性高的特点。

技术领域

本发明涉及输电线路检修技术领域，特别是涉及一种输电线路检修机器人操作臂的运动规划方法。

背景技术

输电线路是电力系统的重要组成部分，输电线路的巡检对维持电力系统的安全稳定运行具有重要意义。输电线路巡检机器人可以实现无人形式完成对输电线路缺陷的检测以及修复。

近年来，随着电力系统的发展对输电线路安全性要求的提高，输电线路的安全维护除了需要对输电线路是否破损、是否断股等缺陷进行检测，还需要对输电线路上的防震锤、耐张线夹、间隔棒等金具的缺陷进行检测与修复，特别是输电线路一般为分裂导线，在对这些金具进行缺陷检测与修复过程中，为保证效率，携带灵活操作臂的输电线路机器人越来越被广泛使用。

但是，当前输电线路机器人的操作臂的运动路径都是根据具体的应用场景在机器人离线状态下提前制定的，在实际运行过程中很容易与周围的导线、金具或者机器人本体上其他结构发生碰撞；又或者为了保证足够高的安全性，提前规划出的路径在操作臂实际作业过程中会相对十分冗长，降低操作臂的作业效率。另外，由于高空环境风力干扰、操作臂作业过程扰动等因素影响，造成输电线路机器人的本体结构相对于输电线路的位姿是不稳定的，继而对操作臂作业路径的安全性产生影响。

因此，如何实现环境下机器人操作臂路径的规划以在机器人本体结构不稳定条件下保证操作臂路径的安全性和高效性，成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种输电线路检修机器人操作臂的运动规划方法，用以解决输电线路检修机器人操作臂运动路径安全性和高效性较低的技术问题。

根据本发明实施例，提供了一种输电线路检修机器人操作臂的运动规划方法，所述方法包括：

分别测量机器人的基座相对于作业对象的第一静态位姿、所述机器人的操作臂的初始构型；

将所述第一静态位姿作为高斯概率分布函数的均值，采用所述高斯概率分布函数生成N组第二静态位姿数据；

将所述第一静态位姿作为所述操作臂的基座位姿，对所述操作臂进行路径规划，给出所述操作臂从所述初始构型到达预设目标构型的M条非碰撞路径；

将N组所述第二静态位姿数据分别作为所述操作臂的基座位姿，对M条所述非碰撞路径的欧氏距离和第一自由状态概率进行评估，确定全局最优路径。

进一步地，对M条所述非碰撞路径的欧氏距离和自由状态概率进行评估，确定全局最优路径，包括：

对所述非碰撞路径进行分段处理，并测量获得所述操作臂在每个所述分段的节点构型与所述初始构型的欧氏距离；

在N组不同的所述基座位姿条件下，获得每个所述节点构型与所述初始构型之间的第一自由状态概率；

判断所述节点构型是否有2条或2条以上所述非碰撞路径经过；

如果否，则判断下一个所述节点构型是否有2条或2条以上所述非碰撞路径经过；

如果是，则比较不同所述非碰撞路径在同一所述节点构型处的所述欧氏距离以及所述第一自由状态概率，选择出所述第一自由状态概率与所述欧氏距离数学差值最大的非碰撞路径作为优势路径；