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机械设计与研究2025年第01期:基于值守作业机器人的航空插头路径规划方法

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作者:陈晶晶;吴家华;陆磊;徐春风;赵雷;程煌坤;

单位:上海交通大学机械与动力工程学院;国网上海市电力公司奉贤供电公司;北京瑞盈智拓科技发展有限公司;

摘要:随着智能运维技术的发展,应用机器人对电气设备开展智能化运维操作是智能电网发展的重要研究内容,其中航空插头保证了开关设备与断路器手车信号传输功能,其插拔动作的实现是运维操作的重难点。文中为解决航空插头插拔过程中柜内空间狭小、航空插头本体体积大等问题,提出一种机器人末端控制的路径规划方法。采用先建立分析模型,再针对需求将实际问题抽象为数学问题,最后提出算法对问题进行求解的策略。根据现场柜内零部件布局建立柜内地图,通过计算航空插头包围盒,建立改进碰撞检测策略的快速拓展随机树星(RRT~*)路径规划算法。对初始路径进行平滑和优化,将路径参数化建模,将航空插头操作路径优化问题描述为三类约束下的三次多项式评价函数求解最小系数问题,并设计了合理的长度项评价系数和安全项评价系数求解方法,通过灰狼优化算法输出最优路径参数。最后,进行路径平滑优化实验与机械臂运动仿真实验,证明了优化算法的结果能够提高路径安全裕度以及平滑路径,并验证了算法的可行性,为开关柜智能运维中航空插头的自动化插拔操作奠定了基础。

关键词:值守作业机器人;;路径规划;;航空插头

基金资助:国网科技资助项目(5700-202317314A-1-1-ZN)