水速度，形成卡口润街并实现对绝缘子串振动频率的 调节，W产生良好的冲洗效果。
[0076] W上为第一象限逆圆弧的插补，其它象限的顺逆圆弧的插补原理与第一象限相 似。
[0077] 把路径点也看作是"起始点"和"终止点"，对送些路径点求解逆运动学，得到相应 的关节矢量值，然后确定所要求的H次多项式插值函数，把路径点平滑的连接起来，但是送 些"起始点"和"终止点"的关节运动速度不再是零。
[007引进行水冲洗时，调节出水速度，使雷诺数满足47<氏< 105,形成卡口润街。振动频率 与流体速度成正比，与阻流体的正面宽度成反比，调节水枪出水口径，实现对绝缘子串振动 频率的调节，W产生良好的冲洗效果。
[0079] 冲洗绝缘子时，水流从绝缘子两侧剥离，形成交替的润流，送种交替的润流，使绝 缘子两侧水流的瞬间速度不同，水流速度不同，绝缘子两侧受到的瞬间压力也不同，因此使 绝缘子发生振动，通过绝缘子的送种震动达到清除污垢的效果。通过调节水枪出水口径及 出水速度，形成卡口润街并改变振动频率，W增强水冲洗机器人的水冲洗效果。
[0080] 本发明的有益效果：
[0081] 1)所得轨迹能保证在上下方向直线段与面向喷头一侧的圆弧段之间的冲洗位置 和速度连续。能使机器人的执行时间最小化，从而提高水冲洗机器人的冲洗效率，使机器人 的执行机构更容易跟踪。
[0082] 2)采用摄像头和超声波测距仪，实时监测当前的位置，使机器人工作在安全距离， 保证冲洗轨迹的起点和终点定位准确，从而提高冲洗的质量和效率。
[0083] 3)运用了卡口润街的原理，能够在最小限度的运动下提高冲洗水平，保证绝缘子 串上的污垢被最大限度的清理。
【附图说明】
[0084] 图1水冲洗控制方式的流程图；
[0085] 图2水冲洗方式的示意图；
[0086] 图3圆弧插补的轨迹示意图。
【具体实施方式】：
[0087] 下面结合附图对本发明进行详细说明：
[0088] 如图1-3所示，基于超声测距的变电站水冲洗机器人的水冲洗控制方法，包括W 下步骤：
[0089] 步骤一；建立机器人路径规划模型；根据安装在冲洗平台上的超声波测距仪可获 得机器人与绝缘子之间的纵深距离，再对由监控摄像头获得的图片进行图像识别，从而可 获得机器人和绝缘子之间的H维坐标值，同时亦可判断当前机器人与绝缘子之间的相对距 离，保证作业距离在安全范围W内并判断机器人所处的位置，确定路径规划的起始状态；
[0090] 步骤二；采用直线插补方式实现水冲洗机械臂对绝缘子串的上下方向的自动冲 洗；采用逐点比较法的圆弧插补方式实现喷头能够对朝向机器人一侧的绝缘子串进行清 洗；
[0091] 步骤H;在进行水冲洗时，通过调节水枪出水口径及出水速度，形成卡口润街并实 现对绝缘子串后侧部位的冲洗。
[0092] 根据冲洗平台上的超声波测距仪和监控摄像头判断当前机器人与绝缘子之间的 相对距离，保证作业距离在安全范围W内并判断机器人所处的位置，W确定路径规划的起 始状态。
[0093] 在冲洗之前，将冲洗时喷枪与绝缘子串的约束距离、冲洗的方式、系统的动力学约 束条件，包括关节最大加速度，最大速度等导入到水冲洗机器人路径规划控制系统。
[0094] 图2为绝缘子冲洗的4个步骤：①从绝缘子底部开始向上冲洗，冲洗到绝缘子四分 之一处，再向下冲洗到底部；②从绝缘子底部开始向上冲洗，冲洗到绝缘子二分之一处，再 向下冲洗到底部；⑨从绝缘子底部开始向上冲洗，冲洗到绝缘子四分之H处，再向下冲洗到 底部；④从绝缘子底部开始向上冲洗，冲洗到绝缘子顶部，再向下冲洗到底部。水冲洗机器 人在实现图2对绝缘子串①-④步骤的上下方向冲洗时，在冲洗开始采集得到起始时刻及 终止时刻操作臂的关节角度。对于单个关节的平稳运动，轨迹函数至少满足四个约束条件。 其中两个是起始点和终止点对应的关节角度：
[0095] 0(0)= 0 0
[0096] 日（tf)=白f
[0097] 为了满足关节运动速度的连续性要求，另外还有两个约束条件，即起始点与终止 点的关节速度要求，在当前的情况下，即开始冲洗时，规定：
[0098] 0 '（0)=0
[0099] 0 '（tf) =0
[0100] 上述四个边界的约束条件唯一的确定了一个H次多项式：
[0101]
[0102] 运动轨迹的关节速度与加速度为：
[0105] 代入相应的约束方程，得到有关系数a。，曰1，曰2,曰3,可得：
[0106] a〇 =白0
[0107] 曰1 = 0
[0110] 由此确定了时间与角度的关系，当进行冲洗时，车体相对于绝缘子的具体是一定 的，设为，可得绝缘杆的长度1 =d/sin0，带入公式0 (t)=曰。+曰1*+曰2*2+曰3*3,可W得到冲 洗过程中随时间的变化关系：
[0111]
[0112] 对（l，d，0。，0f)进行插值，生成水冲洗机械臂对绝缘子串的上下方向的冲洗轨 迹。
[0113] 路径点上的关节速度可W根据需要设定，由此，确定H次多项式的方法就与直线 插补中所述完全相同，只是速度约束条件变为：
[0114] 0'（〇)=0〇'
[011引 目'（tf)=0f'
[0116] 确定H次多项式的四个方程为：
[0121] e。，9f，e'。，e'f分别为起始点和时间参变量tf时刻的角度和角速度， 曰〇,曰1，曰2,曰3为待定系数。
[0122] 求解方程组，可得到H次多项式的系数：
[0123] 曰〇 二白 0
[0124] 曰1 =白 0
[0127] e。，0f，e'。，e'f分别为起始点和时间参变量tf时刻的角度和角速度， 曰〇,曰1，曰2,曰3为待定系数。
[012引 由此确定的H次多项式描述了起始点与终止点具有任意给定位置和速度的运动 轨迹，剩下的问题就是如何确定路径点上的关节速度，在系统中为了保证每个路径点上的 加速度连续，控制系统会根据要求自动选择路径点的速度。为了保证路径点的加速度连续， 可W设法用两条H次曲线在路径点处按照一定规则连接起来拼凑成所要求的轨迹，其约束 条件是：连接处不仅速度连续，而且加速度也连续。
[0129] 设所经过的路径点处的关节角度为0y，与该点相邻的前后两点的关节速度分别 为e。和0g。从e。到ey的插值H次多项式为：
[0130]
[0131]从0y到0g的插值H次多项式为：
[0132]
[013引上述两个H次多项式的时间区间分别为lo, ^^和10, 对送两个多项式的约 束是：
[0142] a。，i= 1，2,j= 0, 1，2, 3，为待定系数，tfi,tf2为时间参数。
[014引 W上约束条件组成了含有8个未知数的8个线性方程，对于tfi=tf2 =tf的情况， 送个方程的解为：
[0144] Bio= 0 0
[0145] an= 0
[0151]
[015引ai.j,i= 1，2,j= 0, 1，2, 3，为待定系数，tf,tfi,t巧为时间参数。
[0153] 由此我们将得到的系数带入0 (t) =ai〇+aiit+ai2t2+ai3t3,就可W得到关节角度随 时间变化的关系。
[0154]对化，Yi，0。，0f)进行插值，生成对水冲洗机器人对朝向机器人一侧的绝缘子串 进行清洗的运动轨迹。
[01巧]为确保喷头能够对朝向机器人一侧的绝缘子串进行清洗，即图2中①-②， ②-⑨，⑨-④的中间过渡过程，采用逐点比较法的圆弧插补方式。进行圆弧插补时，通常 W圆必为原点，根据圆弧起点与终点的坐标值来进行插补。
[015