(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210859102.3 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 国网安徽省电力有限公司 地址 230022 安徽省合肥市包河区黄山路9 号 申请人 合肥工业大 学　 中国能源建 设集团安徽省电力设计 院有限公司 (72)发明人 汪胜和　张金锋　程智余　都海波　 葛展展　谢枫　刘军　张天忠　 罗义华　刘勇　黄杰　王鹏　 刘大平　何辉　张家倩　吴睿　 胡正　蔡必壮　许水清　刘雁生　 尤君怡　(74)专利代理 机构 合肥市浩智运专利代理事务 所(普通合伙) 34124 专利代理师 闫客 (51)Int.Cl. G05D 1/02(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 电力杆塔作业平台的控制方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种电力杆塔作业平台的控制 方法及系统， 属于作业机器人导航技术领域， 所 述方法包括： 分别对电力杆塔作业平台和电力杆 塔进行建模， 得到电力杆塔作业平台三维模型和 电力杆塔三维模 型； 将电力杆塔作业平台三维模 型和电力杆塔三维模型进行耦合， 产生控制指 令； 向电力杆塔作业平台发送所述控制指令。 本 发明通过建立电力杆塔作业平台的三维模型和 电力杆塔的三维模型， 将电力杆塔作业平台和电 力杆塔三维模型进行耦合， 产生控制指令， 从而 控制电力杆塔作业平台实现自主开展行进 任务。 权利要求书4页 说明书19页 附图16页 CN 115202355 A 2022.10.18 CN 115202355 A 1.一种电力杆塔作业平台的控制方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 分别对电力杆塔作业平台和电力杆塔进行建模， 得到电力杆塔作业平台三维模型和电 力杆塔三维模型； 将所述电力杆塔作业平台三维模型和所述电力杆塔三维模型进行耦合， 产生控制指 令； 向所述电力杆塔作业平台发送所述控制指令 。 2.如权利要求1所述的电力杆塔作业平台的控制方法， 其特征在于， 所述控制 指令包括 最优路径信息和夹持点序列信息， 将所述电力杆塔作业平台三维模型和所述电力杆塔三 维 模型进行耦合， 产生控制指令， 包括： 利用所述电力杆塔作业平台三维模型在所述电力杆塔三维模型上进行任务仿真， 采用 动态规划算法， 确定节点板序列 作为所述电力杆塔作业平台的最优路径； 基于所述最优路径， 采用步态规划算法求取所述电力杆塔作业平台的夹持点位置， 得 到所述夹持点序列。 3.如权利要求2所述的电力杆塔作业平台的控制方法， 其特征在于， 所述利用所述电力 杆塔作业平台三维模型在所述电力杆塔三维模型上进行任务仿真， 采用动态规划 算法， 确 定节点板序列 作为所述电力杆塔作业平台的最优路径， 包括： 以所述电力杆塔三维模型中节点板上某一个螺栓位置点代表该节点板在空间中的位 置， 并基于各 所述节点板在空间中的位置， 计算任意两所述节点板之间的欧式距离； 以各所述节点板的位置作为有向图的点， 以任意两所述节点板之间的欧式距离作为点 到点之间的弧， 构造二维有向加权图； 将所述节点板的高度作为每一个阶段的状态的划分依据， 确定状态转移规划方程； 基于所述状态转移规划方程在所述二维有向加权图中采用顺序和/或逆序方式进行动 态规划搜索解空间， 形成一条从初始点E 到终止点F的节点板序列 作为最优路径。 4.如权利要求3所述的电力杆塔作业平台的控制方法， 其特征在于， 将所述节点板的高 度作为状态每一个阶段的划分依据， 确定状态转移规划方程， 包括： 令所述电力杆塔作业平台三维模型经过各所述节点板的航迹点的坐标为(xi,yi,zi)， 以高度zi为离散化状态阶段的划分依据， 将所述输电塔体的整体高度划分为J个阶段， 令第 k阶段的状态为Sk， 状态Sk的决策变 量表示为Tk(sk)， 则第k+1阶段的状态表示为： Sk+1＝C(Sk, Tk(Sk))， k＝1,2,......K； 状态Sk和状态Sk+1之间的代价定义 为两点的欧式距离d(Sk+1,Sk)。 5.如权利要求4所述的电力杆塔作业平台的控制方法， 其特征在于， 在所述二维有向加 权图中采用顺序方式进行动态路径规划的公式表示 为： 式中： uk+1(sk+1)为从初始点E到第k+1阶段末状态Sk+1的最优指标函数； u0(s0)为初始点E 的初始状态； uk(sk)为初始点E到第k阶段状态的最优指标函数； d(sk,sk+1)为状态Sk与状态 Sk+1之间的代价； 在所述二维有向加权图中采用逆序方式进行动态路径规划的公式表示 为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115202355 A 2式中： uk(sk)为从第k阶段末状态Sk到终止点F的最优指标函数； uK(sK)为终止点F的结束 状态； uk+1(sk+1)为结束点 F到第k+1阶段状态的最优指标函数； d(sk,sk+1)为状态Sk与状态Sk+1 之间的代价。 6.如权利要求2所述的电力杆塔作业平台的控制方法， 其特征在于， 所述电力杆塔作业 平台包括作业机器人， 所述电力杆塔作业平台三维模型为作业机器人三维模型， 该作业机 器人包括上夹爪、 下夹爪和螺栓 打击器， 所述基于所述最优路径， 采用步态规划算法求取所 述电力杆塔作业平台的夹持点 位置， 得到所述夹持点序列， 包括： 从所述电力杆塔三维模型的原始数据中确定避障区域集[(E11,E12)， (E21,E22),..., (Et1,Et2),...,(ET1,ET2)]， (Et1,Et2)表示第t个障碍物对应的避障区域； 计算所述作业机器人三维模型从起始位置移动到目标螺 栓工作点所需距离d； 将距离d和最大步距D进行比较， 得 出整数步及余数； 每一次行走一个整数步或者最后 一次行走一个余数步后， 求出所述作业机器人三维模 型上夹持点的位置和下夹持点的位置， 所述上夹持点和下夹持点分别为所述上夹爪和下夹 爪的中心线； 基于所述上夹持点的位置、 下夹持点的位置和避 障区域集， 规划所述作业机器人三维 模型从起始位置 到目标螺 栓工作点的夹持点序列。 7.如权利要求6所述的电力杆塔作业平台的控制方法， 其特征在于， 所述计算所述作业 机器人三维模型从起始位置移动到目标螺 栓工作点所需距离d， 包括： 获取所述作业机器人三维模型的下夹持点在所述电力杆塔三维模型中主材上到底部 的距离L3； 根据所述距离L3和所述作业机器人三维模型的下夹持点到所述螺栓打击器的距离L2， 计算上夹持点到底部挡板的距离L1； 根据所述目标螺栓工作点的位置与当前螺栓打击位置， 计算所述作业机器人三维模型 从当前螺 栓打击位置移动到所述目标螺 栓工作点位置需要移动的位移d： d＝(Ztarget‑Zwork)/sin(theta) 式中： theta为所述电力杆塔三维模型的倾斜角； Ztarget为目标螺栓工作点的高度 坐标； Zwork为当前螺 栓打击点的高度坐标。 8.如权利要求6所述的电力杆塔作业平台的控制方法， 其特征在于， 所述基于所述上夹 持点的位置、 下夹持点的位置和避障区域集， 规划所述作业机器人三维模型从起始位置到 目标螺栓工作点的夹持点序列， 包括： 每行走一步， 判断所述上夹持点或下夹持点的位置是否在所述避障区域集中任一避障 区域(Et1,Et2)内； 若是， 则将 避障区域的下界作为该次夹持点， 下夹爪攀爬至Et1‑D1处， 并更新所述距 离L3 ＝Et1‑L5+(i‑1)*D， 其中， L5＝L3+D1； 若否， 则所述上夹爪和下夹爪同时沿着主材移动所述 最大步距D； 在抵达所述目标螺 栓工作点位置时， 输出 所述夹持点序列。 9.如权利要求7 所述的电力杆塔作业平台的控制方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115202355 A 3