巡检机器人轨迹规划的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器人运动控制技术领域，特别是指一种巡检机器人轨迹规划的方法 和装置。
【背景技术】
[0002] 随着国家对智能化变电所技术的大力推广，巡检机器人替代人工完成变电站巡检 中遇到的急、难、险、重和重复性工作，对变电站进行全天候、全方位、全自助智能巡检和监 控，提高了变电站的安全性。巡检机器人的载体采用轮式移动小车机构，分别为2个前置主 动轮，分别用驱动电机控制，2个后置万向轮，这样的结构简单，便于控制巡检机器人运动及 方向，可以以其中一个主动轮为中心，实现原地小半径转弯，通过主动轮驱动电机的运转速 度和运转方向来实现巡检机器人的运动，利用驱动电机的差速实现转向和调节机器人位姿 等功能。
[0003] 路径规划是巡检机器人更有效率完成任务的重要方面，也是巡检机器人完成巡检 任务的基础。现在巡检机器人的导航方式主要采用磁轨迹导航方式，利用多传感器融合磁 轨迹导航，结合RFID技术定位，对变电站复杂环境具有较强的适应性。但是，目前巡检机器 人在巡检作业时，很容易出现侧滑或者其它原因引起偏离运行轨迹；在转弯时，也较易偏离 运行轨迹，出现较大的运行误差。巡检机器人在调节过程中，会出现机器人调节过度或调节 不适当，使机器人运行不稳定，出现来回摆尾的情况，影响机器人的工作精度。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种调节适度，不易出现摆动的巡检机器人轨迹 规划的方法和装置。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
[0006] -方面，提供一种巡检机器人轨迹规划的方法，包括：
[0007] 步骤1 :获取所述巡检机器人的行驶轨迹与磁轨迹的位置误差E以及该位置误差 的变化率EC，作为模糊输入量；
[0008] 步骤2 :将所述模糊输入量提供给预先设置好的模糊控制器；
[0009] 步骤3 :所述模糊控制器根据预先设置的模糊推理规则和模糊推理程序，得出模 糊输出量U;
[0010] 步骤4 :通过预先选定的模糊输出量隶属度函数与横坐标围成面积的重心进行表 决，得到清晰输出量；
[0011] 步骤5 :将得到的所述清晰输出量运用线性尺度变换的方法，变换成实际输出量 发送给所述巡检机器人的驱动电机，用于调整所述巡检机器人的转角。
[0012] 进一步的，所述模糊推理规则包括：
[0013] 规则1 :所述位置误差E包括7个模糊集{左大NB，左中匪，左小NS，正中ZO,右 小PS，右中PM，右大PB};
[0014] 规则2 :所述位置误差变化率EC包括7个模糊集分别为：{负大NBC，负中NMC，负 小NSC，零ZOC，正小PSC，正中PMC，正大PBC};
[0015] 规则3 :所述模糊输出量U包括7个模糊集，分别为：{左大转NBS，左中转匪S，左 小转NSS，直行ZOS，右小转PSS，右中转PMS，右大转PBS};
[0016] 规则4 :将所述位置误差E和所述位置误差变化率EC所对应的7个模糊集进行排 列组合，并与模糊输出量U对应，形成如下模糊关系矩阵：
[0018] 进一步的，步骤3之前还包括：
[0019] 步骤31 :选定所述位置误差E、位置误差变化率EC以及模糊输出量U的论域，并分 别确定所述位置误差E的隶属度函数、所述位置误差变化率EC的隶属度函数和所述模糊输 出量U的隶属度函数。
[0020] 进一步的，所述步骤31包括：
[0021] 步骤 311 :选定所述位置误差E的论域为：{-6, -5, -4, -3, -2, _1，0，1，2, 3,4, 5， 6}，确定所述位置误差E的隶属度函数；
[0022] 步骤312 :选定所述位置误差变化率EC的论域为：{-6, -5, -4, -3, -2, _1，0,1，2， 3,4, 5,6}，确定所述位置误差变化率EC的隶属度函数；
[0023] 步骤313 :选定所述模糊输出量U的论域为：{-30,-25,-20,-15,-10,-5,0, 5,10， 15, 20, 25, 30}，确定所述模糊输出量U的隶属度函数。
[0024] 进一步的，步骤4之前还包括：
[0025] 此外，巡检机器人轨迹规划的方法，包括如下运动学方程式：
[0027] (x，y，0 )为巡检机器人的位姿，代表机器人左轮的运动速度，vR代表右轮的 运动速度，L为巡检机器人左右轮的宽度。
[0028] 另一方面，提供一种巡检机器人轨迹规划的装置，包括
[0029] 获取模块：用于获取所述巡检机器人的行驶轨迹与磁轨迹的位置误差以及该位置 误差的变化率，转化成模糊输入量；
[0030] 传送模块：用于将所述模糊输入量提供给预先设置好的模糊控制器；
[0031] 推理模块：用于所述模糊控制器根据预先设置的模糊推理规则和模糊推理程序， 得出模糊输出量U;
[0032] 输出模块：用于通过模糊输出量隶属度函数与横坐标围成面积的重心进行表决， 得到清晰量；
[0033] 执行模块：利用所述清晰量，控制所述巡检机器人的转角。
[0034] 进一步的，还包括，
[0035] 模糊规则生成单元：所述模糊推理规则包括：
[0036] 规则1 :所述位置误差E包括7个模糊集{左大NB，左中匪，左小NS，正中ZO,右 小PS，右中PM，右大PB};
[0037] 规则2 :所述位置误差变化率EC包括7个模糊集分别为：{负大NBC，负中NMC，负 小NSC，零ZOC，正小PSC，正中PMC，正大PBC};
[0038]规则3 :所述模糊输出量U包括7个模糊集，分别为：{左大转NBS，左中转匪S，左 小转NSS，直行ZOS，右小转PSS，右中转PMS，右大转PBS};
[0039] 规则4 :将所述位置误差E和所述位置误差变化率EC所对应的7个模糊集进行排 列组合，并与模糊输出量U对应，形成如下模糊关系矩阵：
[0041] 进一步的，还包括：
[0042] 函数生成模块：用于选定所述位置误差E、所述位置误差变化率EC以及所述模糊 输出量U的论域，并分别确定所述位置误差E的隶属度函数、所述位置误差变化率EC的隶 属度函数和所述模糊输出量U的隶属度函数。
[0043] 进一步的，还包括：
[0044] 运动模块：内置有控制小车运动的如下运动学方程式：
[0046] (x，y，0)为巡检机器人的位姿，代表机器人左轮的运动速度，v K代表右轮的 运动速度，L为巡检机器人左右轮的宽度。
[0047] 本发明具有以下有益效果：
[0048] 上述方案中，在巡检机器人行进过程中，随时获取机器人行驶轨迹与磁轨迹的位 置误差以及位置误差变化率，并提供给预先设置好的模糊控制器，得到模糊输出量，通过模 糊输出量隶属度函数与横坐标围成面积的重心进行表决，得到清晰量，进而实现对循迹机 器人动作的调整。
[0049] 采用模糊控制方式，使系统具有较高的鲁棒性，保证了循迹机器人工作的稳定；
[0050] 且有效解决了现有控制中由于强耦合、时变，滞后造成的模型不确定，导致控制不 准确的问题；
[0051] 同时采用位置误差和位置误差变化率两个输入量，控制条件更加充分，使控制过 程更加精细平稳，角度调整准确适度，防止循迹机器人在运行中出现较大的摆动。
【附图说明】
[0052] 图1为本发明的巡检机器人的轨迹规划方法流程图；
[0053] 图2为本发明的输入误差E隶属度函数示意图；
[0054] 图3为本发明的输入误差变化率EC隶属度函数示意图；
[0055] 图4为本发明的模糊输出量U隶属度函数不意图；
[0056] 图5为本发明的巡检机器人运动模型示意图；
[0057] 图6为本发明的巡检机器人的轨迹规划装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0058] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0059] 一方面提供一种巡检机器人轨迹规划的方法，如图1所示，包括：
[0060] 步骤1 :获取所述巡检机器人的行驶轨迹与磁轨迹的位置误差E以及该位置误差 的变化率EC，作为模糊输入量；
[0061] 巡检机器人在行驶过程中，不断监测本身运行轨迹与磁轨迹的偏差，根据偏