[发明专利]一种电力智能巡检机器人路径规划和路径遍历方法

说明书

本发明公开了一种电力智能巡检机器人路径规划和路径遍历方法，包括巡检机器人在开放路径中进行路径遍历和路径规划，所述路径遍历为通过依次识别、记录和过滤末端路径，然后在记录的路径上添加两条边形成闭合路径，深度搜索最短路径实现路径遍历，所述路径规划包括依次识别间隔和最大相邻路径长度，并按照间隔由大到小、最大相邻路径长度由大到小过滤冗余路径点和路径，来得到简单的连接图；本发明通过设置开放式路径，有效解决了智能巡检机器人在道路狭窄且不形成回路的情况下进行路径遍历和路径规划时只支持闭合路径的问题，具有较强的实用性。

技术领域

本发明涉及机械零部件技术、通信技术等领域，具体的说，是一种电力智能巡检机器人路径规划和路径遍历方法。

背景技术

变电站设备巡检是有效保证变电站设备安全运行、提高供电可靠性的一项基础工作，主要分为例行巡检和特殊巡检，例行巡检每天至少两次，特殊巡检一般在高温天气、大负荷运行、新投入设备运行前以及大风、大雾、冰雪、雷雨后进行，随着及机器人技术的快速发展，将机器人技术与电力应用相结合，基于室外机器人移动平台，携带监测设备代替人工进行设备巡检成为可能。

电力智能巡检机器人(简称巡检机器人)，被部署在铁路变电站，按照指定的巡检任务列表(即任务点列表)，规划出最优巡检路径，巡检机器人按照该巡检路径前进，对铁路变电站仪表及零部件实施高精度成像监测，在监测数据的自动识别与分析的基础上，形成维修建议，指导铁路变电站故障隐患的消缺。

巡检机器人需要在特定位置(简称任务点)拍摄变压器、油位表、绝缘子等装置的清晰图像，前提条件是巡检机器人能够安全自主地到达该位置。在现场部署巡检机器人时，工程人员在除所有的任务点以外的位置添加其他的点(简称路径点)，再将这些点用线段连接起来，形成一张平面网络结构图(简称图)，为了安全起见，巡检机器人只能沿着途中的路径运动，要达到某个任务点，需要巡检机器人自主规划从原点到该任务点最优路径(即路径规划)。且在现场部署时，需要让机器人自主遍历途中所有的路径，以确保图中的所有路径巡检机器人都可安全到达或通过的(即路径遍历)。

当前，图论中规划最优路径的方法有求解欧拉回路的方法，欧拉回路的定义为：若图G中存在这样一条路径，使得它恰通过G中每条边一次，则称该路径为欧拉路径，若该路径是一个圈，则称为欧拉回路，欧拉回路中，每条边只通过一次，不满足此条件的图便无法实现路径规划，且要求图是闭合路径，但是在铁路变电站中，几乎无法满足这样的条件。

当前的大部分路径规划和路径遍历算法只适合闭合路径的路径规划，如图1所示，使得铁路变电站部署时，只能将图设计成闭合路径，在道路狭窄且不形成回路的情况下，只能强行设计成闭合路径，且现有技术具有成本高，效率底，耗时间等问题。为解决上述问题，国内外许多机构都对此相关问题进行了深入的研究，如：国家知识产权局于2012年7月12日公告的专利号为201210044111.3，名称为“一种用于变电站顺控系统的多巡检机器人协同运作办法”中提出了基于变电站环境采用拓扑法建模，根据巡检机器人可行走路线行程拓扑网状图和连通关系矩阵，进行路径的搜索及遍及输出距离矩阵和最短路径矩阵，此方法中并没有有效解决路径规划为闭合路径的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力智能巡检机器人路径规划和路径遍历方法，通过依次识别、记录和滤掉末端路径，然后在记录的路径上添加两条边形成闭合路径实现路径遍历；依次识别间隔和最大相邻路径长度，并按间隔由大到小、最大相邻路径长度由大到小滤掉冗余路径点和路径，得到简洁连通图实现路径规划；解决了巡检机器人进行路径遍历和路径规划时只支持闭合路径的问题。