基于粒子群模糊的除冰机器人越障规划

１引言

我国是输电线路覆冰较严重的国家之一，在冰冻雨雪天气下，人工除冰危险性高，效率低下。采用机器人除冰具有效率高，人员无伤亡，可连续作业等优点，具有广泛的应用前景。除冰机器人工作时，必须跨越输电线路上的电气设备。自主越障和路径规划作为机器人研究的热点问题，得到了国内外许多学者的关注。根据实时性，可分为在线和离线。常见的离线方法有：粒子群算法［1、2］，蚁群算法［3］，遗传算法［4］，人工势场法［5］等。但在实际中，机器人所处的环境并不都是全局可知的，离线规划有局限性。张纯刚和席裕庚［6、7］借鉴预测控制原理，提出了基于滚动窗口的在线规划方法。蔡自兴等［8］基于激光雷达设计了移动机器人的实时避障策略。Emmanuel等［9］使用模糊遗传算法实现了多关节机器人在公共空间里的实时避障。

除冰机器人作为特种装备机器人，不同于灵活的移动机器人，其机械臂动作范围具有一定的约束和限制。目前，除冰机器人越障方式主要依靠视觉伺服控制［10、11］，而恶劣的天气、复杂的工况对图像质量和冰、线区分识别都会有较大的影响。因此，视觉伺服自主越障具有一定局限性。

为了克服视觉伺服越障的不足，本文将路径规划中的粒子群优化和模糊逻辑相结合，提出了基于粒子群（PSO）在线优化的模糊越障轨迹规划方法。引入离线规划中常用的粒子群算法，用于优化在线规划中的模糊避障策略，不仅保证了除冰机器人的在线越障功能，而且优化了其越障性能。