技術(shù)特征：

1.一種電變電站巡檢機(jī)器人自動(dòng)避障方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，判斷是否需要避障：具體是識(shí)別障礙物的類別，區(qū)分生物和非生物，并根據(jù)識(shí)別結(jié)果執(zhí)行以下步驟：

當(dāng)識(shí)別結(jié)果顯示障礙物為生物時(shí)，發(fā)出警告，車載紅燈閃爍，向人示意離開或是驅(qū)散動(dòng)物；若人或動(dòng)物離開，巡檢機(jī)器人不進(jìn)行避障操作，執(zhí)行步驟2；

若障礙物依然在巡檢機(jī)器人設(shè)定路線上，影響巡檢機(jī)器人正常作業(yè)，巡檢機(jī)器人執(zhí)行避障操作；執(zhí)行步驟2；

步驟2，進(jìn)行模式切換，即由導(dǎo)航模式切換至避障模式，或由避障模式切換至導(dǎo)航模式，所述導(dǎo)航模式是在正常情況下，巡檢機(jī)器人按照導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)定的路線進(jìn)行巡檢工作，具體是：

在當(dāng)識(shí)別出前方有障礙物，發(fā)出警告，障礙物離開后，繼續(xù)進(jìn)行導(dǎo)航模式；

在當(dāng)識(shí)別出前方有障礙物，發(fā)出警告，障礙物依然在巡檢機(jī)器人設(shè)定路線上，導(dǎo)航模式關(guān)閉，巡檢機(jī)器人不再按照原設(shè)定路線行駛，進(jìn)入避障模式；

當(dāng)巡檢機(jī)器人避開障礙物后，重新開啟導(dǎo)航模式，進(jìn)行路線矯正，重新回到原設(shè)定路線上；

步驟3，進(jìn)行障礙物優(yōu)先級(jí)劃分，具體是按照時(shí)間距離T，即巡檢機(jī)器人到達(dá)障礙物所用時(shí)間，來劃分障礙物優(yōu)先級(jí)；時(shí)間距離T越小，避障優(yōu)先級(jí)越高；巡檢機(jī)器人優(yōu)先躲避級(jí)別高的障礙物，具體是：

車載激光雷達(dá)發(fā)射激光束，遇到障礙物后返回，記下初始時(shí)刻時(shí)間t₁，遇到障礙物后返回，接收端接收到返回的激光束后，記下接收時(shí)間t₂，由發(fā)射到接收所用時(shí)間計(jì)算出巡檢機(jī)器人到障礙物的距離ρ₁，

$\mathrm{\ρ}=\frac{1}{2}\×(t_2-t_1)\×c\left(m\right)---1-1$

c為真空中光速，這里取值為2.9979×10⁸m/s；

以巡檢機(jī)器人所在位置為原點(diǎn)，車頭正前方為θ＝90°方向，建立極坐標(biāo)系；記下發(fā)射超聲波時(shí)刻云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角度θ₁，該時(shí)刻障礙物的位置信息為(ρ₁，θ₁)；激光雷達(dá)云臺(tái)每隔100ms旋轉(zhuǎn)一周，第二次測(cè)得的同一障礙物的位置信息為(ρ₂，θ₂)；考慮到變電站巡檢機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速，在100ms時(shí)間間隔內(nèi)機(jī)器人的位移忽略不計(jì)，則以巡檢機(jī)器人為圓心，障礙物(i)的法向速度v_i如下：

$v_i=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{i2}-{\mathrm{\ρ}}_{i1}}{\mathrm{\Δ}t}(m/s)---1-2$

Δt為相鄰兩次發(fā)射激光束的時(shí)間間隔，這里取值為100ms；障礙物以v_i的法向速度，沿θ₁到θ₂方向朝巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)；

步驟4，確定障礙物的位置和大小，避開障礙物；正常情況下，巡檢機(jī)器人靠右行駛；遇到障礙物后，從障礙物左側(cè)順時(shí)針沿障礙物運(yùn)動(dòng)，到達(dá)障礙物前方后結(jié)束避障操作；若從左側(cè)無法繞過障礙物，巡檢機(jī)器人則從障礙物右側(cè)逆時(shí)針方向繞過障礙物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電變電站巡檢機(jī)器人自動(dòng)避障方法，其特征在于，所述步驟1中，識(shí)別生物和非生物的具體方法為：

巡檢機(jī)器人攜帶紅外溫度傳感器，識(shí)別周圍物體的溫度；哺乳類動(dòng)物和鳥類動(dòng)物體溫恒定，大約在37℃左右；紅外溫度傳感器識(shí)別出人或動(dòng)物阻礙巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)后，車載紅燈閃爍，向人示意離開或是驅(qū)散動(dòng)物；當(dāng)障礙物離開后，巡檢機(jī)器人按原設(shè)定路線繼續(xù)巡視。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電變電站巡檢機(jī)器人自動(dòng)避障方法，其特征在于，所述步驟3中，

當(dāng)激光雷達(dá)同時(shí)發(fā)現(xiàn)多個(gè)障礙物時(shí)，優(yōu)選主要目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控；設(shè)定有效監(jiān)控半徑R₂＝10m，距離巡檢機(jī)器人超過10m的障礙物目標(biāo)不監(jiān)控；同時(shí)設(shè)定核心監(jiān)控半徑R₁＝2m，重點(diǎn)監(jiān)控核心半徑內(nèi)的障礙物目標(biāo)；對(duì)于重點(diǎn)監(jiān)控半徑內(nèi)的障礙物，優(yōu)先躲避距離最近的障礙物；

巡檢機(jī)器人以不同速度向障礙物行駛的危險(xiǎn)程度不同，定義時(shí)間距離T，將不同速度接近障礙物的情況統(tǒng)一起來；v_o表示巡檢機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，v₁表示障礙物1向巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的法向速度，法向速度計(jì)算方法見公式1-2，ρ₁表示巡檢機(jī)器人到障礙物1的距離，T₁表示巡檢機(jī)器人到障礙物的時(shí)間距離，T₁的計(jì)算方法如下：

$T_1=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1}{v_0+v_1}\left(a\right)---1-3$

當(dāng)障礙物靠近巡檢機(jī)器人時(shí)，v_i取正值；當(dāng)障礙物遠(yuǎn)離巡檢機(jī)器人時(shí)，v_i取負(fù)值；按照時(shí)間距離由小到大依次排序，設(shè)定時(shí)間距離最小的躲避優(yōu)先級(jí)最高，當(dāng)同時(shí)存在多個(gè)障礙物時(shí)，首先躲避優(yōu)先級(jí)高的障礙物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電變電站巡檢機(jī)器人自動(dòng)避障方法，其特征在于，所述步驟3中，當(dāng)巡檢機(jī)器人開始執(zhí)行避障后，如果巡檢機(jī)器人到各障礙物的時(shí)間距離發(fā)生變化，按照新的時(shí)間距離大小關(guān)系設(shè)定新的優(yōu)先級(jí)來躲避障礙物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電變電站巡檢機(jī)器人自動(dòng)避障方法，其特征在于，所述步驟4中，繞過障礙物的路線規(guī)劃為：

激光雷達(dá)實(shí)時(shí)探測(cè)巡檢機(jī)器人到障礙物的距離d，巡檢機(jī)器人以d＝30cm的弧線繞障礙物運(yùn)動(dòng)；當(dāng)避障通道狹窄，不滿足d＝30cm時(shí)，從d＝30cm逐漸減小d直至符合通道條件，d的最小值d_min＝10cm；具體步驟如下：

首先測(cè)量左側(cè)通道寬度d_左，如圖2；由余弦定理得

設(shè)巡檢機(jī)器人車身寬度為W，當(dāng)d_左≥W+d_min時(shí)，巡檢機(jī)器人從障礙物左側(cè)順時(shí)針繞過障礙物，如圖4；

若d_左＜W+d_min時(shí)，測(cè)量右側(cè)通道寬度d_右，如圖3；若同時(shí)d_右≥W+d_min，巡檢機(jī)器人從障礙物右側(cè)逆時(shí)針繞過障礙物；

若d_左＜W+d_min且d_右＜W+d_min時(shí)，巡檢機(jī)器人發(fā)出報(bào)警信號(hào)，請(qǐng)求變電站工作人員清理路障。