【技术实现步骤摘要】
一种管道曲面约束的爬壁机器人路径规划方法和装置
[0001]本专利技术属于爬壁机器人路径规划领域，涉及一种管道曲面约束的爬壁机器人路径规划方法和装置。
技术介绍
[0002]具有曲面结构的管道输送系统被广泛应用于工业生产中。然而，随着各类管道运营时间的延长，其老化程度、损坏风险都在加剧，对管道检测的需求也日益提高；其中，管道内检测又是管道检测的重中之重。由于管道的内部环境可能有毒有害，或架设地点不便于人工作业，替代传统人工管道检测的爬壁机器人便应运而生。爬壁机器人具有较强的机动性，能够抵达常规检测设备难以触及的管道内结构，在一些危险场景下替代了人工作业，从而大大降低了安全隐患。
[0003]爬壁机器人具有精巧的结构，其利用物理的或化学的方法吸附于管道的弯曲表面，包括磁吸附、真空吸附、化学吸附剂吸附等。与地面机器人相比，强大的吸附能力使得爬壁机器人能够在各种空间曲面上实现更丰富的运动，包括竖直壁面的攀爬、内、外直角结构的翻越、在管道壁顶部倒立行驶等，为管道内检测带来了更多可能性，同时也带来了更高的操作难度和控制要求。<...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种管道曲面约束的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取代表管道场景的全局静态地图的设计图纸，建立管道壁面三角网格地图；步骤2，对三角网格地图进行预处理，利用快速行进算法，计算各点到终点的测地线距离；步骤3，采用测地线距离作为三角网格地图上两点间距离的度量，并用作变体A*路径搜索算法的启发函数，利用变体A*全局路径搜索算法进行寻路，获得路径点序列；步骤4，在三角网格地图的局部三角面片上执行连续向量场梯度计算，获得路径点之间的平滑轨迹。2.如权利要求1所述的一种管道曲面约束的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述管道壁面三角网格地图以三角流形面片网络表示，三角流形面片网络由一系列三角面片及其边、顶点组成，其中每条边只由1~2个三角面片共享，且每个顶点周围的三角面片仅构成一个连续的扇面；所述爬壁机器人路径的起点、终点、路径点均表示为管道壁面三角网格地图中的节点，即三角面片顶点；地图中的节点分为可通行节点和不可通行节点，通过每个三角形面片被占用的概率进行确定；基于静态全局地图的初始地图建立后，管道壁面三角网格地图的节点状态、三角面片被占概率在运动中进行更新。3.如权利要求1所述的一种管道曲面约束的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述建立所述管道壁面三角网格地图，具体包括以下过程：步骤1.1，根据管道的设计图，利用CAD软件制作立体光刻模型：标准曲面细分语言模型；步骤1.2，使用移动立方体算法处理标准曲面细分语言模型，将输入体划分为一组离散的立方体，每个立方体中包含一块原始曲面；步骤1.3，根据立方体八个顶点在原始曲面两侧的分布情况，生成三角网格地图。4.如权利要求3所述的一种管道曲面约束的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤1.3，具体包括：第一步，计算立方体八个顶点到曲面的符号距离函数，即顶点到曲面的最近距离，若顶点在管道内部，其符号距离函数为正值，若顶点在管道外部，其符号距离函数为负值，若顶点位于曲面上，则为0；第二步，区分立方体八个顶点在曲面两侧的分布情况：首先由于每个顶点的符号距离函数具有正、负两种状态，将顶点分为种情况，其次考虑反转、旋转不变性，归纳为15种情况，最后，进行面的二义性检验以及立方体内部二义性检验，得到33种特殊类型，将33种特殊类型存储在一个查询表中，每种分布情况分别确定一种特定的立方体内三角网格划分形式；第三步，对立方体每条边的两个顶点的符号距离函数值进行线性插值，得到三角面片顶点的具体坐标，生成三角网格地图。5.如权利要求2所述的一种管道曲面约束的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤2，具体为：对三角网格地图进行预处理，使用波阵面传播法在三角网格地图中进行测地线距离迭代计算，使得三角网格地图中任意节点到源点的测地线距离估计值趋近于最短距离，包括以下子步骤：步骤201，对于三角网格地图，其中分别代表所有顶点、边、面的集
合，将所有地图节点分为三类，即未处理集、未固定集、固定集，其含义分别为未计算测地线距离的节点、计算过测地线距离但可能再次更新的节点、计算过测地线距离且不再更新的节点，分别记为，令路径规划目标点为单个传播源点即单源点，记为，各节点到源点的测地线距离表示为；步骤202，除单个传播源点外的所有地图节点归入未处理集，值设为正无穷；单源点归入固定集，值设为0，...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。