[发明专利]一种地下线缆机器人小车维修编队控制装置及方法有效
申请号: | 202111384351.3 | 申请日: | 2021-11-19 |
公开(公告)号: | CN114003044B | 公开(公告)日: | 2023-10-27 |
发明(设计)人: | 王伟然;苏哲昊;朱安宏;谷丽丽;张永韡;许洁 | 申请(专利权)人: | 江苏科技大学 |
主分类号: | G05D1/02 | 分类号: | G05D1/02 |
代理公司: | 南京正联知识产权代理有限公司 32243 | 代理人: | 李寰 |
地址: | 212028 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 地下 线缆 机器人 小车 维修 编队 控制 装置 方法 | ||
本发明涉及机器人控制技术领域,具体地是一种地下线缆机器人小车维修编队控制装置及方法,该装置与方法是基于压力传感器的低成本机器人小车编队控制装备的硬件和软件设计,这种装置由多个机器人小车组成蛇形编队,可以合力拖拽维修线缆,自动行驶至故障位置进行线缆的更换工作。此外本专利设计一种基于压力传感器的低成本地下线缆维修机器人小车编队控制装置,所述编队中所有跟随机器人小车均没有通信模块,仅通过压力传感器判断编队中每台机器人小车的位置状态,从而控制每台机器人小车的行驶方向和速度,达到队形维持与按预设路径行驶的目的。
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域,具体地是一种地下线缆机器人小车维修编队控制装置及方法,该装置与方法是基于压力传感器的低成本机器人小车编队控制装备的硬件和软件设计。
背景技术
随着科学进步,智能机器人小车技术与无人控制机器人小车编队技术的发展为高度危险、人员无法长时间执行等领域的自动化维修技术的进步奠定了基础。地下线缆是目前世界通用的城市电力系统布局走线方式,这种方法将电力线缆集中在一个空间狭小的线缆通道中,有利于高度节省空间。但是地下线缆槽或者线缆通道空间过于狭小,维修或者维护的时候不利于人员通行,因此日常维护及故障抢修极其困难,通常需要将故障段挖掘暴露后方能维修,维修后还需要重新回填土方。在现有技术中,目前多数的主流编队控制算法有:
(1)领航者-跟随者算法
领航者-跟随者算法只设定领航者的期望路径,通过信息交互控制跟随者的行动。
(2)虚拟结构算法
虚拟结构算法将整个队列视作一个刚性整体,车与车之间有极强的队形反馈机制,虚拟结构算法编队整齐,队形不容易被打乱,但是对障碍物的规避能力不佳。
(3)基于行为的编队算法
基于行为的编队算法将任务分解来达成编队目标,将总体编队要求分解到每一台机器人小车个体,此外基于行为的编队算法要求其中每台都具有一定的自主判断能力,即具有一定的外界感知能力、判断能力和自主运动能力。
分析以上这些编队控制算法:
(1)编队中机器人小车单体之间必须可以通信,并且对通信的要求很高,当通信受到干扰时,将直接影响编队的控制效果;
(2)编队控制成本较高,为实现上述编队控制算法,编队中每台机器人小车一般具有激光雷达、高精度声呐、高精度MEMS传感器,在这种开阔场合的编队控制的精度与成本直接相关。
地下线缆维修场合,维修编队机器人小车工作在光线阴暗、封闭狭窄、路径复杂的地下空间,并且这个地下空间会受地震、坍塌、积尘、积水、堵塞等干扰。因此上述极端依赖通信的编队算法会由于复杂的地形变化从而导致编队解列,每台单机均具有一定智能性的算法可以独立控制每台个体,但是整体成本极高,不易普及。在地下线缆槽/管道这种复杂的地下迷宫环境,需要一种低通信依赖/无通信、低成本的全自动维修装置。该装置能够不过分依赖外界导引,具有一定程度自主智能、无人值守、全天候、全自动更换故障线缆的维护装置。
发明内容
本发明针对地下线缆日常巡检与维修领域,设计了一种低成本的自动化机器人小车编队维护装置。本发明所述的装置可以不破坏地下线缆槽或者线缆通道的结构,自动行驶至故障位置自动进行故障线缆的跟换工作,为维护电力系统的运行稳定性,提高故障维修效率,降低人员工作量具有巨大的作用;本发明涉及编队控制算法,编队算法用于多台机器人小车共同拖拽电力线缆组成特定的队形行驶在线缆槽中。
本发明是基于压力传感器的低成本地下线缆维修机器人小车编队控制装置及方法,所述编队中所有跟随机器人小车均没有通信模块,仅通过压力传感器判断编队中每台机器人小车的位置状态,从而控制每台机器人小车的行驶方向和速度,达到队形维持与按预设路径行驶的目的。
本发明采用的具体技术方案如下:
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- 2023-07-06 - 2023-10-27 - G05D1/02
- 本发明涉及一种多非完整机器人系统的分布式固有时间编队控制方法,包括以下步骤:步骤S1、建立多非完整移动机器人系统的数学模型,并通过线性转换,将存在非完整约束的非线性系统的数学模型转换为线性模型,从而将多非完整移动机器人的编队跟踪目标转化为多智能体的状态一致性问题;步骤S2、基于TBG为转换后的新的系统设计分布式固有时间观测器,使不能直接获取虚拟领导者状态信息的跟随者能在固有时间内估计虚拟领导者的状态信息;步骤S3、在步骤S2和S3的基础上,基于TBG设计两个包含机器人线速度和角速度的控制输入,保证多非完整移动机器人系统在固有时间形成编队跟踪控制。该方法有利于减小初始控制的输入幅值,提高实用性。
- 巡检机器人轨迹优化方法、系统、介质及设备-202310885387.2
- 赵跃;马凤翔;朱峰;董王朝;程伟;杭忱;宋玉梅;朱姗;曹骏 - 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院;国家电网有限公司
- 2023-07-18 - 2023-10-27 - G05D1/02
- 本发明提供巡检机器人轨迹优化方法、系统、介质及设备,方法包括:调整控制器参数,设计最佳控制器和设计最佳全局路径规划器,并结合B‑样条路径平滑器,以验证这些方法的有效性和优点。并使自主性移动机器人顺利从起点到终点,追踪平滑路径,顺利避开障碍物,到达目的地,完成全局路径规划的任务。本发明解决了现有技术的控制能力较差、自适应能力偏弱的技术问题。
- 一种全向四驱增氧机器人的轨迹控制系统-202310950611.1
- 谢能刚;赵翔;朱晨;舒军勇;王璐;王萌 - 安徽工业大学
- 2023-07-31 - 2023-10-27 - G05D1/02
- 本发明属于全向四驱增氧机器人技术领域,具体涉及一种全向四驱增氧机器人的轨迹控制系统,包括无线控制模块、继电器、GPS、陀螺仪、电子模块控制装置、树莓派、单片机、云平台、微信小程序,本发明实现了通过微信小程序能够将指令从云平台经过无线控制模块传输到树莓派,树莓派再将信息传送到单片机上,进而带动四个伺服电机转动,伺服电机根据调节转速可以到达相应的目标点位置,同时,电脑通过无线控制模块的ip地址,进而访问树莓派内部,实现对增氧机器人远程监控的功能。本发明通过微信小程序发送指令控制网络终端设备,并且已知增氧机器人的当前位置,实现到目标点的跟踪和自动导航,保证了轨迹控制系统的可靠性。
- 目标控制速度的确定方法及装置、存储介质及电子装置-202210410366.0
- 杨博炜;李民;俞浩;喻超;常新伟 - 追觅创新科技(苏州)有限公司
- 2022-04-19 - 2023-10-27 - G05D1/02
- 本发明公开了一种目标控制速度的确定方法及装置、存储介质及电子装置,其中,上述方法包括:获取移动机器人对应的状态数据,其中,状态数据包括:移动机器人待行走的路径信息,移动机器人在第一时间的第一位置信息、移动机器人的约束速度;根据路径信息确定目标对象指定的移动机器人在第二时间的第二位置信息;根据第一位置信息、第二位置信息、约束速度,以及移动机器人的运动学方程构建移动机器人的目标函数,并通过目标函数得到移动机器人的目标控制速度,目标控制速度包括:前后移动的速度,左右移动的速度,原地旋转的速度。采用上述技术方案,解决了全向运动机器人采用传统跟踪算法进行轨迹跟踪的灵活性较低的问题。
- 移动体控制系统以及设计支援系统-202310417101.8
- 森丰;宫崎达也 - 松下知识产权经营株式会社
- 2023-04-18 - 2023-10-27 - G05D1/02
- 本公开提供一种移动体控制系统以及设计支援系统,目的在于削减移动体的待机区域的数量。移动体控制系统具备控制部、节点生成部和替换节点设定部。控制部对在给定区域(A0)内移动的多个移动体(2)进行控制。节点生成部在与给定区域(A0)对应的地图中的任意的位置,生成能够对多个移动体(2)进行控制的多个节点。替换节点设定部将多个节点之中的至少一个节点设定为替换节点(Nc)。控制部使多个移动体(2)之中完成了基于自动充电装置(3)的充电的第1移动体(2A)从自动充电装置(3)向替换节点(Nc)移动,使多个移动体(2)之中在待机区域(As)待机的第2移动体(2B)从待机区域(As)向自动充电装置(3)移动。
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