輸電線路除冰機(jī)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(huì)導(dǎo)致輸電線路上積雪和覆冰，嚴(yán)重時(shí)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(jì)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(jī)器人具有迫切的需求和極大的意義。本論文針對除冰機(jī)器人的特殊工作環(huán)境，對除冰機(jī)器人越障規(guī)劃策略和軌跡跟蹤方法進(jìn)行研究。全文主要工作包括以下幾個(gè)方面。
　　 論文首先系統(tǒng)介紹了除冰機(jī)器人的研究背景和意義，綜述了國內(nèi)外除冰機(jī)器人的研究

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

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(bǔ)償策略，將其與PD控制律結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種具有在線精確重力補(bǔ)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(yàn)證其有效性和優(yōu)越性。
　　 在除冰機(jī)器人機(jī)械臂穩(wěn)定控制和良好跟蹤性能的基礎(chǔ)上，針對除冰機(jī)器人上線工作時(shí)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(jī)器人機(jī)械臂越障規(guī)劃策略。該方法通過激光雷達(dá)獲得周圍工作環(huán)境信息，將機(jī)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(jī)器人的工作狀態(tài)分為安全模式和危險(xiǎn)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(jī)器人機(jī)械臂的有效動(dòng)作，而且危險(xiǎn)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(jì)了基于粒子群和模糊邏輯的除冰機(jī)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(diǎn)吸引的適應(yīng)度函