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近些年随着电能的大量消耗,电力系统得到快速发展,伴随着输送和分配电能任务的繁重。变电站作为远距离输送和分配电能的枢纽,起到至关重要的作用,对变电站定期巡检是维持变电站正常运行的关键步骤。由于电力系统的发展对变电站巡检的要求更加严格,巡检的次数增加、测量准确度要求更高和随着电压升高对工作人员安全威胁增大等,这些都对传统的人工巡检方式提出了巨大挑战。伴随着机器人技术的发展,把机器人技术应用到变电站巡检中代替人工巡检,不仅会产生非常大的经济效益,解放劳动力,降低变电站巡检任务的出错的概率,提升电力工作人员的安全等级,还能将机器人技术应用于实践,加快机器人技术的发展。 本文从提升巡检机器人运动稳定性和智能性方面出发,自主研发适合变电室内狭小空间的巡检机器人移动平台。选用激光扫描仪作为室内导航的工具用以进行环境信息的扫描,通过陀螺加速度计测量机器人自身的位姿信息,并根据所应用的设备类型选用满足功能需求的飞思卡尔芯片,设计并制作了移动平台控制系统板。通过接口连接传感器以获取环境信息,监测并精确控制驱动电机,达到精确控制移动平台运动的目的。在此基础上,把机器人的室内导航方式作为研究的重点,对导航方式中比较关键的环境地图创建和路径规划技术进行着重的研究。选用了基于几何特征匹配的地图创建方法,减少了地图创建的误差,提出了改进的A*算法用以进行全局静态环境的路径规划,并针对变电站环境的动态性问题,选用用人工势场法躲避环境中未知障碍物,应用改进斥力函数的方法,解决了目标不可达的问题。 之后,在ROS仿真软件中模拟出变电站室内环境,进行了环境地图的创建和路径规划。选取空间更加狭小,环境更加复杂的室内环境进行了实验。仿真和实验验证了移动平台设计的合理性,所提出的环境地图创建和路径规划方法的可行性和有效性。