巡檢機(jī)器人軌跡規(guī)劃的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種巡檢機(jī)器人軌跡規(guī)劃的方法 和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家對(duì)智能化變電所技術(shù)的大力推廣，巡檢機(jī)器人替代人工完成變電站巡檢 中遇到的急、難、險(xiǎn)、重和重復(fù)性工作，對(duì)變電站進(jìn)行全天候、全方位、全自助智能巡檢和監(jiān) 控，提高了變電站的安全性。巡檢機(jī)器人的載體采用輪式移動(dòng)小車機(jī)構(gòu)，分別為2個(gè)前置主 動(dòng)輪，分別用驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制，2個(gè)后置萬向輪，這樣的結(jié)構(gòu)簡單，便于控制巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)及 方向，可以以其中一個(gè)主動(dòng)輪為中心，實(shí)現(xiàn)原地小半徑轉(zhuǎn)彎，通過主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速 度和運(yùn)轉(zhuǎn)方向來實(shí)現(xiàn)巡檢機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的差速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)機(jī)器人位姿 等功能。
[0003] 路徑規(guī)劃是巡檢機(jī)器人更有效率完成任務(wù)的重要方面，也是巡檢機(jī)器人完成巡檢 任務(wù)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在巡檢機(jī)器人的導(dǎo)航方式主要采用磁軌跡導(dǎo)航方式，利用多傳感器融合磁 軌跡導(dǎo)航，結(jié)合RFID技術(shù)定位，對(duì)變電站復(fù)雜環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。但是，目前巡檢機(jī)器 人在巡檢作業(yè)時(shí)，很容易出現(xiàn)側(cè)滑或者其它原因引起偏離運(yùn)行軌跡；在轉(zhuǎn)彎時(shí)，也較易偏離 運(yùn)行軌跡，出現(xiàn)較大的運(yùn)行誤差。巡檢機(jī)器人在調(diào)節(jié)過程中，會(huì)出現(xiàn)機(jī)器人調(diào)節(jié)過度或調(diào)節(jié) 不適當(dāng)，使機(jī)器人運(yùn)行不穩(wěn)定，出現(xiàn)來回?cái)[尾的情況，影響機(jī)器人的工作精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種調(diào)節(jié)適度，不易出現(xiàn)擺動(dòng)的巡檢機(jī)器人軌跡 規(guī)劃的方法和裝置。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：
[0006] -方面，提供一種巡檢機(jī)器人軌跡規(guī)劃的方法，包括：
[0007] 步驟1 :獲取所述巡檢機(jī)器人的行駛軌跡與磁軌跡的位置誤差E以及該位置誤差 的變化率EC，作為模糊輸入量；
[0008] 步驟2 :將所述模糊輸入量提供給預(yù)先設(shè)置好的模糊控制器；
[0009] 步驟3 :所述模糊控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)置的模糊推理規(guī)則和模糊推理程序，得出模 糊輸出量U;
[0010] 步驟4 :通過預(yù)先選定的模糊輸出量隸屬度函數(shù)與橫坐標(biāo)圍成面積的重心進(jìn)行表 決，得到清晰輸出量；
[0011] 步驟5 :將得到的所述清晰輸出量運(yùn)用線性尺度變換的方法，變換成實(shí)際輸出量 發(fā)送給所述巡檢機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于調(diào)整所述巡檢機(jī)器人的轉(zhuǎn)角。
[0012] 進(jìn)一步的，所述模糊推理規(guī)則包括：
[0013] 規(guī)則1 :所述位置誤差E包括7個(gè)模糊集{左大NB，左中匪，左小NS，正中ZO,右 小PS，右中PM，右大PB};
[0014] 規(guī)則2 :所述位置誤差變化率EC包括7個(gè)模糊集分別為：{負(fù)大NBC，負(fù)中NMC，負(fù) 小NSC，零ZOC，正小PSC，正中PMC，正大PBC};
[0015] 規(guī)則3 :所述模糊輸出量U包括7個(gè)模糊集，分別為：{左大轉(zhuǎn)NBS，左中轉(zhuǎn)匪S，左 小轉(zhuǎn)NSS，直行ZOS，右小轉(zhuǎn)PSS，右中轉(zhuǎn)PMS，右大轉(zhuǎn)PBS};
[0016] 規(guī)則4 :將所述位置誤差E和所述位置誤差變化率EC所對(duì)應(yīng)的7個(gè)模糊集進(jìn)行排 列組合，并與模糊輸出量U對(duì)應(yīng)，形成如下模糊關(guān)系矩陣：
[0018] 進(jìn)一步的，步驟3之前還包括：
[0019] 步驟31 :選定所述位置誤差E、位置誤差變化率EC以及模糊輸出量U的論域，并分 別確定所述位置誤差E的隸屬度函數(shù)、所述位置誤差變化率EC的隸屬度函數(shù)和所述模糊輸 出量U的隸屬度函數(shù)。
[0020] 進(jìn)一步的，所述步驟31包括：
[0021] 步驟 311 :選定所述位置誤差E的論域?yàn)椋簕-6, -5, -4, -3, -2, _1，0，1，2, 3,4, 5， 6}，確定所述位置誤差E的隸屬度函數(shù)；
[0022] 步驟312 :選定所述位置誤差變化率EC的論域?yàn)椋簕-6, -5, -4, -3, -2, _1，0,1，2， 3,4, 5,6}，確定所述位置誤差變化率EC的隸屬度函數(shù)；
[0023] 步驟313 :選定所述模糊輸出量U的論域?yàn)椋簕-30,-25,-20,-15,-10,-5,0, 5,10， 15, 20, 25, 30}，確定所述模糊輸出量U的隸屬度函數(shù)。
[0024] 進(jìn)一步的，步驟4之前還包括：
[0025] 此外，巡檢機(jī)器人軌跡規(guī)劃的方法，包括如下運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式：
[0027] (x，y，0 )為巡檢機(jī)器人的位姿，代表機(jī)器人左輪的運(yùn)動(dòng)速度，vR代表右輪的 運(yùn)動(dòng)速度，L為巡檢機(jī)器人左右輪的寬度。
[0028] 另一方面，提供一種巡檢機(jī)器人軌跡規(guī)劃的裝置，包括
[0029] 獲取模塊：用于獲取所述巡檢機(jī)器人的行駛軌跡與磁軌跡的位置誤差以及該位置 誤差的變化率，轉(zhuǎn)化成模糊輸入量；
[0030] 傳送模塊：用于將所述模糊輸入量提供給預(yù)先設(shè)置好的模糊控制器；
[0031] 推理模塊：用于所述模糊控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)置的模糊推理規(guī)則和模糊推理程序， 得出模糊輸出量U;
[0032] 輸出模塊：用于通過模糊輸出量隸屬度函數(shù)與橫坐標(biāo)圍成面積的重心進(jìn)行表決， 得到清晰量；
[0033] 執(zhí)行模塊：利用所述清晰量，控制所述巡檢機(jī)器人的轉(zhuǎn)角。
[0034] 進(jìn)一步的，還包括，
[0035] 模糊規(guī)則生成單元：所述模糊推理規(guī)則包括：
[0036] 規(guī)則1 :所述位置誤差E包括7個(gè)模糊集{左大NB，左中匪，左小NS，正中ZO,右 小PS，右中PM，右大PB};
[0037] 規(guī)則2 :所述位置誤差變化率EC包括7個(gè)模糊集分別為：{負(fù)大NBC，負(fù)中NMC，負(fù) 小NSC，零ZOC，正小PSC，正中PMC，正大PBC};
[0038]規(guī)則3 :所述模糊輸出量U包括7個(gè)模糊集，分別為：{左大轉(zhuǎn)NBS，左中轉(zhuǎn)匪S，左 小轉(zhuǎn)NSS，直行ZOS，右小轉(zhuǎn)PSS，右中轉(zhuǎn)PMS，右大轉(zhuǎn)PBS};
[0039] 規(guī)則4 :將所述位置誤差E和所述位置誤差變化率EC所對(duì)應(yīng)的7個(gè)模糊集進(jìn)行排 列組合，并與模糊輸出量U對(duì)應(yīng)，形成如下模糊關(guān)系矩陣：
[0041] 進(jìn)一步的，還包括：
[0042] 函數(shù)生成模塊：用于選定所述位置誤差E、所述位置誤差變化率EC以及所述模糊 輸出量U的論域，并分別確定所述位置誤差E的隸屬度函數(shù)、所述位置誤差變化率EC的隸 屬度函數(shù)和所述模糊輸出量U的隸屬度函數(shù)。
[0043] 進(jìn)一步的，還包括：
[0044] 運(yùn)動(dòng)模塊：內(nèi)置有控制小車運(yùn)動(dòng)的如下運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式：
[0046] (x，y，0)為巡檢機(jī)器人的位姿，代表機(jī)器人左輪的運(yùn)動(dòng)速度，v K代表右輪的 運(yùn)動(dòng)速度，L為巡檢機(jī)器人左右輪的寬度。
[0047] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0048] 上述方案中，在巡檢機(jī)器人行進(jìn)過程中，隨時(shí)獲取機(jī)器人行駛軌跡與磁軌跡的位 置誤差以及位置誤差變化率，并提供給預(yù)先設(shè)置好的模糊控制器，得到模糊輸出量，通過模 糊輸出量隸屬度函數(shù)與橫坐標(biāo)圍成面積的重心進(jìn)行表決，得到清晰量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)循跡機(jī) 器人動(dòng)作的調(diào)整。
[0049] 采用模糊控制方式，使系統(tǒng)具有較高的魯棒性，保證了循跡機(jī)器人工作的穩(wěn)定；
[0050] 且有效解決了現(xiàn)有控制中由于強(qiáng)耦合、時(shí)變，滯后造成的模型不確定，導(dǎo)致控制不 準(zhǔn)確的問題；
[0051] 同時(shí)采用位置誤差和位置誤差變化率兩個(gè)輸入量，控制條件更加充分，使控制過 程更加精細(xì)平穩(wěn)，角度調(diào)整準(zhǔn)確適度，防止循跡機(jī)器人在運(yùn)行中出現(xiàn)較大的擺動(dòng)。
【附圖說明】
[0052] 圖1為本發(fā)明的巡檢機(jī)器人的軌跡規(guī)劃方法流程圖；
[0053] 圖2為本發(fā)明的輸入誤差E隸屬度函數(shù)示意圖；
[0054] 圖3為本發(fā)明的輸入誤差變化率EC隸屬度函數(shù)示意圖；
[0055] 圖4為本發(fā)明的模糊輸出量U隸屬度函數(shù)不意圖；
[0056] 圖5為本發(fā)明的巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型示意圖；
[0057] 圖6為本發(fā)明的巡檢機(jī)器人的軌跡規(guī)劃裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0059] 一方面提供一種巡檢機(jī)器人軌跡規(guī)劃的方法，如圖1所示，包括：
[0060] 步驟1 :獲取所述巡檢機(jī)器人的行駛軌跡與磁軌跡的位置誤差E以及該位置誤差 的變化率EC，作為模糊輸入量；
[0061] 巡檢機(jī)器人在行駛過程中，不斷監(jiān)測(cè)本身運(yùn)行軌跡與磁軌跡的偏差，根據(jù)偏