申请/专利权人：吉林大学;林赐云

申请日：2024-02-07

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN118012073A

主分类号：G05D1/43

分类号：G05D1/43;G05D1/242;G05D1/243;G05D1/246;G05D1/65;G05D1/633;G05D1/644;G05D1/648;G05D109/10

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.28#实质审查的生效;2024.05.10#公开

摘要：本发明属于智能巡检领域，具体涉及一种光伏巡检机器人路径规划方法及系统。光伏巡检机器人路径规划利用机器人运动环境模型，确定机器人从当前位置到目标位置的最优路径；机器人运动环境模型由改进自适应粒子群算法、机器人运动学约束和目标函数组成；改进自适应粒子群算法根据改进自适应惯性权重和改进自适应学习因子构建的；机器人运动学约束，包括左右车轮线速度和角速度；目标函数是机器人从起点到目标点的路径长度函数；光伏巡检机器人系统由信息采集模块、地图构建模块、信息发送模块、信息接收模块、定位模块、路径规划模块和控制模块组成；以解决光伏运维中传统人力巡检耗时、耗力、安全性低以及弥补新兴无人机巡检方式的不足的问题。

主权项：1.一种光伏巡检机器人路径规划方法及系统，其特征在于：1光伏巡检机器人路径规划方法光伏巡检机器人路径规划利用机器人运动环境模型，确定机器人从当前位置到目标位置的最优路径；机器人运动环境模型由改进自适应粒子群算法、机器人运动学约束和目标函数组成；改进自适应粒子群算法根据改进自适应惯性权重和改进自适应学习因子构建的；机器人运动学约束，包括左右车轮线速度和角速度；目标函数是机器人从起点到目标点的路径长度函数；具体实施步骤如下：Step1：获取机器人当前位置和巡检任务目标位置；Step2：初始化参数：确定粒子数量、最大迭代次数Tmax、最大惯性权重ωmax、最小惯性权重ωmin以及常数a、b、k的值等；Step3：初始化粒子群：随机生成初始位置和速度；Step4：计算适应度：根据目标函数，计算每个粒子的适应度值；适应度值反映了粒子在当前位置的优劣程度；目标函数为最小化机器人行走的总路程： 其中，xi,yi和xi+1,yi+1表示两个路径点，n-1表示从起点到目标点之间粒子一系列离散点数量；Step5：更新全局最优解：对于每个粒子，将个体的最优解pbest与全局最优解gbest进行比较，更新全局最优解gbest；Step6：自适应惯性权重更新：更新非线性自适应惯性权重ωt；自适应惯性权重改进策略的惯性权重更新公式为： 其中，ωmax为初始惯性权重最大值，一般取值为0.9，ωmin为初始惯性权重最小值，一般取值为0.4，t为当前迭代次数，T为最大迭代次数；Step7：自适应学习因子更新：更新非线性自适应个体因子c1t和社会因子c2t；自适应个体因子和社会因子更新公式为： c2t＝k-c1t其中，a、b、k为常数，取a＝2.2，b＝0.5，k＝2.5，t为当前迭代次数，T为最大迭代次数；Step8：更新粒子的速度和位置：速度和位置更新公式为：vit+1＝ωt×vi+c1tr1[pi-xit]+c2tr2[pg-xit]xit+1＝xit+vit+1Step9：将每个粒子的位置和适应度比较，二者相近，可作为当前最佳粒子，并比较个体最优pbest和全局最优gbest，更新全局最优gbest；Step10：迭代停止条件判断，若达到最大迭代次数，则结束计算，将全局最优解作为机器人规划的最优路径，否则返回步骤Step4；2光伏巡检机器人系统光伏巡检机器人系统由信息采集模块、地图构建模块、信息发送模块、信息接收模块、定位模块、路径规划模块和控制模块组成；具体实施步骤如下：Step1：光伏场环境信息采集；由信息采集模块的视觉相机和激光雷达等传感器采集整个光伏场区域的环境信息，包括道路和障碍物信息；Step2：光伏场地图构建；在机器人进行环境信息采集的过程中，使机器人走完整个光伏场区域，根据配置的SLAM算法，便可构建出完整的光伏场的巡检地图，保存该地图，待路径规划时作为环境地图使用；Step3：机器人接收巡检任务信息；由信息接收模块接收来自控制中心的巡检命令，机器人接收到待检目标的位置信息；Step4：机器人定位模块获取起始的位置信息；Step5：机器人全局路径规划；机器人根据编写和配置的一种非线性自适应粒子群优化算法和待检位置坐标和机器人当前位置坐标结合前期完成的环境地图进行全局路径规划，得到一条最优路径；Step6：控制机器人按照算法规划的全局路径进行移动；由控制模块根据机器人底盘模型编写的控制器控制机器人以一定的速度按照规划的路径向待检位置移动；Step7：目标光伏板信息采集；当机器人到达目标光伏板位置后，由信息采集模块采集该光伏板的图像信息和温度信息等；具体地，由红外相机采集光伏板的红外图像，由温度传感器采集温度信息；信息采集模块将采集到的信息共享给信息发生模块；Step8：将采集带的光伏板信息，由信息发送模块实时发送给控制中心，由控制中心的技术人员对红外图像、温度等信息进行处理，对该光伏板进行故障判断。

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权利要求：

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