基于激光点云数据的变电站巡检机器人导航方法研究

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1、学校代码：10054密级：公开国内图书分类号：TP39国际图书分类号：004.8工学硕士学位论文基于激光点云数据的变电站巡检机器人导航方法研究硕士研究生：张浩导师：柳长安教授申请学位：工学硕士学科：计算机科学与技术专业：计算机应用技术所在学院：控制与计算机工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位华北电力大学万方数据ClassifiedIndex:TP39U.D.C:004.8ThesisfortheMasterDegreeResearchonNavigationMethodofSubstationInspectionRobotBasedontheLaserPointCloudCa

2、ndidate:ZhangHaoSupervisor：School：Prof.LiuChang’anSchoolofControlandComputerEngineeringDateofDefence:March,2015Degree-Conferring-Institution:NorthChinaElectricPowerUniversity万方数据华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于激光点云数据的变电站巡检机器人导航方法研宄》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分

3、外不包含他人已发表或撰写过的研宄成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：P/JT年3月W日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《基于激光点云数据的变电站巡检机器人导航方法研宄》系本人在华北电力大学读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研宄成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被査阅和借阅，学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交

4、换服务。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于（请在以上相应方框内打“V”)：保密□，在年解密后适用本授权书不保密Cf日期：年^月^日日期：年《月^日作者签名：导师签名：^7»万方数据华北电力大学硕士学位论文摘要变电站的正常安全运行关系到国计民生方方面面，为保障变电站的安全正常运行需要进行日常巡检，检测出变电站中某些设备可能存在的故障并能够及时处理。目前，变电站的绝大多数巡检工作还主要还是由巡检人员手工操作。变电站的巡检数据不仅数量很大而且非常繁杂，由于受到变电站巡检工作人员的技术水平等各多方面因素的制约，无法保障

5、对变电站每次都做到全面有效的巡检，容易出现遗漏、误检等现象，另外在遇到恶劣的自然现象时，如雨雪、高温等天气，更是无法保障巡检工作的有效性。同时，变电站巡检工作负荷较重，还存在安全隐患。针对手工巡检方式的不足之处，本文提出了一种导航方法可以有效的提高巡检效率。本文对变电站巡检机器人导航方法进行了深入的研宄，主要研宄工作分为以下几个方面。首先，本文的研宂实验平台是一个搭载了二维激光测距仪HokuyoUTM30LX的四轮移动机器人。其次，分析了变电站激光点云数据的特点，在ICP算法的基础上结合了概率论方法，提出了IRI_SLAM算法实现实时同步定位与地图构建。然后，在IRI_SLAM算法构

6、建出的地图基础上，针对变电站环境的地图特征，提出了路径规划算法IRI_Pathplanning，规划出一条到目标位置的最优路径。最后，整合了IRI_SLAM算法和IRI_Pathplanning算法，研究出一个导航系统IRI_Nav，并在实际的变电站环境中进行实验。实验结果表明，本文提出的导航系统不仅达到精确导航的目的，而且比传统方法更加准确和有效。关键词：移动机器人；激光点云；同步定位与地图构建；路径规划；导航ii万方数据华北电力大学硕士学位论文ii万方数据华北电力大学硕士学位论文AbstractThenormalandsafeoperationofthesubstationisr

7、elatedtoallaspectsofnationaleconomyandpeopledlivelihood.Inordertoensurethesaferunningofthesubstationitneedstocarryonthedailyinspection,tofindoutthefaultofelectricalequipmentinsubstationandsolveproblemsintime.Currently，inspectionwo