变电站巡检机器人路径规划系统设计与实现

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1、ＳＯＵＴＨＷＥＳＴＪＩＩＡＯＴＯＮＧＵＮＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ论文题目．：变电站巡检机器人路径规划系统设计与实现、應＂“丨：：丨：藥“：．＾：：’：ｎ＂＿ｒ集、工矿社硕石ｆｉ４士学位类别：丨ｒ：＝Ｓｉｆ謂；国内图书分类号：ＴＰ２３密级：公开国际图书分类号：６２１西南交通大学研究生学位论文变电站巡检机器人路径规划系统设计与实现ｉ年级ｍ姓名向光海申请学位级别工程硕士专业电气工程指导老师马暴教授二零一五年五

2、月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＰ２３Ｕ．Ｄ２１．Ｃ：６ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＤＥＳＩＧＮＡＮＤＩＭＰＬＥＭＥＮＴＡＴＩＯＮＯＦＲＯＵＴＥＰＬＡＮＮＩＮＧＳＹＳＴＥＭＯＦＡＳＵＢＳＴＡＴＩＯＮＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮＲＯＢＯＴＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＸｉａｎＧｕａｎｈａｉｇｇＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅＡｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｇｐｐＳｐｅｃｉａｌｔｙ：ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳ

3、ｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＭａＬｅｉｐＭａ２０１５ｙ，西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并，允许论文被查阅和借阅向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密口，在年解密后适用本授权书；２．不保密ｙ使用本授权书。“”（请在以上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：指导老师签名：曰期二曰期：何ｒｊｉ｜｜

4、西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：一Ａ＊（１）设计了套基于分层启发式搜索算法的路径规划软件，并且通过实验检验了该算法的有效性；一ｍｅｅ２）ｏｎｅｅｒ３（搭建了套基于Ｐｉｒ３机器人的智能移动机器人平台，其包含了Ｐｋ机器人本体、Ｘ８６架构的工控机、ＧＰＳ接收系统、数字电台接收系统、ＡＲＭ处理器系统、路由器、摄像头等硬件设施；一（３）搭建了套差分ＧＰＳ基准站设备，并针对实验中差分ＧＰＳ偏差的问题，设计试验验证差分ＧＰＳ偏差的原因，并且成功校准差分ＧＰＳ的偏差；（４）选定目标区域并设置关键节点，

5、设计分层规则和编码规则，测量并建立了地图数据结构，并存入本地。５ｔｔｔ（）在工控机上安装Ｕｂｕｎｕ操作系统，安装机器人操作系统（ＲｏｂｏＯｐｅｒａｉｏｎＳｓｔｅｍ，ＲＯＳ）作为机器人的软件平台，，ｙ。在这个平台上设计了通信结构实现了模块化的编程；６（）进行实物验证试验，证明课题所设计的软件、硬件能够按照设计指标正常运行。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研宄工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。

6、一切法律责任将由本人承担本人完全了解违反上述声明所引起的。■学位论文作者签名：§（先ｉ］每ｏ曰期：Ｓ丄）｜ＩＩ西南交通大学硕士研究生学位论文第丨页摘要随着电压等级的不断提高，变电，变电站占地面积不断增大、运行环境更加复杂站人工巡检的工作量也在不断提高。变电站巡检机器人能够部分代替或者完全代替变电站的工人进行日常巡检工作。巡检机器人的硬件组成包括机器人本体、工控机、ＧＰＳ接收模块、数字电台接收模块、ＡＲＭ处理器、惯性导航器件（ＭＵ）、无线路由器、摄像头以及其他辅助设备。机器人本体包括机器人的机械结构、车轮及其驱动等设备。在机器人上安

7、装工控机以及Ｕｂｕｎｔｕ操作系统，并在Ｕｂｕｎｔｕ上装ＲＯＳ（ＲｏｂｏｔＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）系统作为整个巡检机器人的中央核心控制平台。ＧＰＳ模块接收机器人当前坐标信息，数字电台模块接收基准站信号，ＩＭＵ采集机器人当前姿态信息，并将三种信息传递给ＡＲＭ进行差分ＧＰＳ定位计算及姿态解算。ＡＲＭ把计算好的位置和姿态通过串口发送给工控机，＊一由工控机上运行的分层Ａ路径搜索算法决定机器人的下个行动目的地。建立自主的分层地图数据库是实现巡检机器人路径规划系统的基础。首先将地