变电站巡检机器人路径规划的智能算法研究
发布时间：2021-12-30 15:20
成本与技术的双重限制使得传统的人工巡检依然是国内变电站巡检的主要方式,在人工巡检存在种种弊端的背景下,变电站巡检机器人应运而生,路径规划作为其重要技术之一,也随着人工智能的发展焕发出新生机。变电站环境分析与地图模型创建是实现路径规划的前提。本文通过分析变电站环境特点以及机器人与环境之间的交互关系,确定了机器人采取的导航定位方式;通过对地图逐步抽象与简化,完成了变电站环境的全面建模。该工作将为变电站巡检机器人的路径规划提供环境数据。智能算法设计是本文路径规划的主体部分。首先,本文通过仿真测试了遗传算法、蚁群算法、粒子群算法以及烟花算法在离散优化问题中的性能。针对烟花算法由于种群个体之间缺乏信息交互操作而导致的算法早熟问题,本文提出了新增加强爆炸操作的改进的离散烟花算法,经测试,该算法在52个城市的旅行商问题中的平均误差仅为0.24%,远低于蚁群算法的1.68%与基本烟花算法的3.64%;在127个城市的旅行商问题中的平均误差也仅有1.45%,较于蚁群算法误差减少3.37%,较于基本烟花算法误差减少2.61%。然后,本文提出了基于蚁群算法和改进的离散烟花算法的变电站路径规划方法,对比结果表...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?Ｃ空间法示意图??Ｆｉｇ?２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ?ｇｒａｐｈ?ｍｅｔｈｏｄ??
Ｉ?Ｉ??＼?厂??图２．２自由空间法示意图??Ｆｉｇ?２．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｆｒｅｅ?ｓｐａｃｅ?ｍｅｔｈｏｄ??⑶切线图法与Ｖｏｒｏｎｏｉ图法是由经典可视图法延伸而来。两者为了弥补传统??可视图法忽略机器人本身的大小，可能因局部距离障碍物太近导致触碰的缺陷，??分别作了路线优化。切线图法在障碍物的多边形顶点处采用边界切线取代边界线??的方法，在自由空间中构造切线图。如图２．３所示，该方法能够实现路径较短，??但是由于在移动过程中沿切线运动，可能会因控制误差发生碰撞。??图２．３切线图法示意图??Ｆｉｇ?２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔａｎｇｅｎｔｓ?ｍｅｔｈｏｄ??Ｖｏｒｏｎｏｉ图为了实现更高的安全性，生成了一系列距障碍物足够远距离的路径。??这些路径由直线段以及抛物线段来表述，遵循与障碍物多边形等距的生成规则［４５］。??图２．４为Ｖｏｒｏｎｏｉ图法示意图。Ｖｏｒｏｎｏｉ图法以增加路径距离为代价，保证了当移??动机器人出现位置偏差时的整体安全性。但其缺点也十分明显，应用于大型动态??环境下绘制十分复杂
可视图法忽略机器人本身的大小，可能因局部距离障碍物太近导致触碰的缺陷，??分别作了路线优化。切线图法在障碍物的多边形顶点处采用边界切线取代边界线??的方法，在自由空间中构造切线图。如图２．３所示，该方法能够实现路径较短，??但是由于在移动过程中沿切线运动，可能会因控制误差发生碰撞。??图２．３切线图法示意图??Ｆｉｇ?２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔａｎｇｅｎｔｓ?ｍｅｔｈｏｄ??Ｖｏｒｏｎｏｉ图为了实现更高的安全性，生成了一系列距障碍物足够远距离的路径。??这些路径由直线段以及抛物线段来表述，遵循与障碍物多边形等距的生成规则［４５］。??图２．４为Ｖｏｒｏｎｏｉ图法示意图。Ｖｏｒｏｎｏｉ图法以增加路径距离为代价，保证了当移??动机器人出现位置偏差时的整体安全性。但其缺点也十分明显，应用于大型动态??环境下绘制十分复杂，而且由于场景变化导致的地图重绘代价更是不可估量［４６］。??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]台湾大停电的“锅”谁来背[J]. 王平,王尧. 两岸关系. 2017(09)
[2]澳大利亚“9·28”大停电事故分析及对中国启示[J]. 曾辉,孙峰,李铁,张强,唐俊刺,张涛. 电力系统自动化. 2017(13)
[3]美国近期停电事故分析及启示[J]. 代贤忠. 国家电网. 2017(06)
[4]土耳其“3·31”大停电事故分析及启示[J]. 邵瑶,汤涌,易俊,王安斯. 电力系统自动化. 2016(23)
[5]移动机器人路径规划技术的现状与发展[J]. 徐兆辉. 科技创新与应用. 2016(03)
[6]能源互联网发展路径及建设应用[J]. 吴燕,孟宪楠,金鹏,汪强,耿亮,白茹. 电气应用. 2015(S1)
[7]基于模糊控制算法的变电站巡检机器人路径规划[J]. 张营,鲁守银. 制造业自动化. 2015(11)
[8]烟花算法研究进展[J]. 谭营,郑少秋. 智能系统学报. 2014(05)
[9]变电运行管理与电网安全运行的思考[J]. 郝朝霞. 科技资讯. 2013(21)
[10]穿透“事故法则”[J]. 魏潘. 施工企业管理. 2013(01)
博士论文
[1]群智能优化算法及其应用[D]. 冯春时.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]智能变电站在线监测系统的建设与应用[D]. 陈晨.山东大学 2016
[2]变电站巡检机器人的路径规划研究[D]. 肖娟.山东建筑大学 2015
[3]基于AmigoBot平台的多机器人地图创建[D]. 薛珊珊.济南大学 2015
[4]情感智能聊天系统的设计与实现[D]. 黄钊.厦门大学 2014
[5]面向柔性制造系统的无人搬运车控制器研究[D]. 胡彬.上海交通大学 2012
[6]人工智能研究纲领的困境与走向[D]. 崔鑫.南京航空航天大学 2006
本文编号：3558469
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?Ｃ空间法示意图??Ｆｉｇ?２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ?ｇｒａｐｈ?ｍｅｔｈｏｄ??
Ｉ?Ｉ??＼?厂??图２．２自由空间法示意图??Ｆｉｇ?２．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｆｒｅｅ?ｓｐａｃｅ?ｍｅｔｈｏｄ??⑶切线图法与Ｖｏｒｏｎｏｉ图法是由经典可视图法延伸而来。两者为了弥补传统??可视图法忽略机器人本身的大小，可能因局部距离障碍物太近导致触碰的缺陷，??分别作了路线优化。切线图法在障碍物的多边形顶点处采用边界切线取代边界线??的方法，在自由空间中构造切线图。如图２．３所示，该方法能够实现路径较短，??但是由于在移动过程中沿切线运动，可能会因控制误差发生碰撞。??图２．３切线图法示意图??Ｆｉｇ?２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔａｎｇｅｎｔｓ?ｍｅｔｈｏｄ??Ｖｏｒｏｎｏｉ图为了实现更高的安全性，生成了一系列距障碍物足够远距离的路径。??这些路径由直线段以及抛物线段来表述，遵循与障碍物多边形等距的生成规则［４５］。??图２．４为Ｖｏｒｏｎｏｉ图法示意图。Ｖｏｒｏｎｏｉ图法以增加路径距离为代价，保证了当移??动机器人出现位置偏差时的整体安全性。但其缺点也十分明显，应用于大型动态??环境下绘制十分复杂
可视图法忽略机器人本身的大小，可能因局部距离障碍物太近导致触碰的缺陷，??分别作了路线优化。切线图法在障碍物的多边形顶点处采用边界切线取代边界线??的方法，在自由空间中构造切线图。如图２．３所示，该方法能够实现路径较短，??但是由于在移动过程中沿切线运动，可能会因控制误差发生碰撞。??图２．３切线图法示意图??Ｆｉｇ?２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔａｎｇｅｎｔｓ?ｍｅｔｈｏｄ??Ｖｏｒｏｎｏｉ图为了实现更高的安全性，生成了一系列距障碍物足够远距离的路径。??这些路径由直线段以及抛物线段来表述，遵循与障碍物多边形等距的生成规则［４５］。??图２．４为Ｖｏｒｏｎｏｉ图法示意图。Ｖｏｒｏｎｏｉ图法以增加路径距离为代价，保证了当移??动机器人出现位置偏差时的整体安全性。但其缺点也十分明显，应用于大型动态??环境下绘制十分复杂，而且由于场景变化导致的地图重绘代价更是不可估量［４６］。??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]台湾大停电的“锅”谁来背[J]. 王平,王尧. 两岸关系. 2017(09)
[2]澳大利亚“9·28”大停电事故分析及对中国启示[J]. 曾辉,孙峰,李铁,张强,唐俊刺,张涛. 电力系统自动化. 2017(13)
[3]美国近期停电事故分析及启示[J]. 代贤忠. 国家电网. 2017(06)
[4]土耳其“3·31”大停电事故分析及启示[J]. 邵瑶,汤涌,易俊,王安斯. 电力系统自动化. 2016(23)
[5]移动机器人路径规划技术的现状与发展[J]. 徐兆辉. 科技创新与应用. 2016(03)
[6]能源互联网发展路径及建设应用[J]. 吴燕,孟宪楠,金鹏,汪强,耿亮,白茹. 电气应用. 2015(S1)
[7]基于模糊控制算法的变电站巡检机器人路径规划[J]. 张营,鲁守银. 制造业自动化. 2015(11)
[8]烟花算法研究进展[J]. 谭营,郑少秋. 智能系统学报. 2014(05)
[9]变电运行管理与电网安全运行的思考[J]. 郝朝霞. 科技资讯. 2013(21)
[10]穿透“事故法则”[J]. 魏潘. 施工企业管理. 2013(01)
博士论文
[1]群智能优化算法及其应用[D]. 冯春时.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]智能变电站在线监测系统的建设与应用[D]. 陈晨.山东大学 2016
[2]变电站巡检机器人的路径规划研究[D]. 肖娟.山东建筑大学 2015
[3]基于AmigoBot平台的多机器人地图创建[D]. 薛珊珊.济南大学 2015
[4]情感智能聊天系统的设计与实现[D]. 黄钊.厦门大学 2014
[5]面向柔性制造系统的无人搬运车控制器研究[D]. 胡彬.上海交通大学 2012
[6]人工智能研究纲领的困境与走向[D]. 崔鑫.南京航空航天大学 2006
本文编号：3558469
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