縱深 | 新型磁吸附輪式機器人定位、規(guī)劃與控制算法

摘要

核電站的安全殼作為最后一道安全屏障，具有至關(guān)重要的保護作用。傳統(tǒng)的人工焊縫巡檢效率低且具有一定的危險性，因此，機器人替代人工進行焊縫巡檢具有重要的現(xiàn)實意義。以磁吸附輪式機器人為研究對象，針對其在復(fù)雜壁面環(huán)境中的定位、路徑規(guī)劃與控制展開了系統(tǒng)研究。首先，介紹磁吸附輪式機器人懸架結(jié)構(gòu)，并提出了一種基于機器人內(nèi)部傳感器的定位算法，并結(jié)合焊縫分布地圖與驅(qū)動力矩指標(biāo)，設(shè)計了一種改進的遺傳算法用于焊縫遍歷路徑規(guī)劃。該方法優(yōu)于傳統(tǒng)的Fleury算法，能夠提高路徑的平穩(wěn)性和經(jīng)濟性。針對恒定磁吸附力的局限性，提出了基于改進的深度確定性策略梯度(DDPG)算法的動態(tài)磁吸附力控制策略。使用MuJoCo、Gym和PyTorch搭建了機器人仿真環(huán)境，對不同磁吸附力條件下的機器人運動進行了模擬。通過改進的DDPG算法設(shè)計了動態(tài)磁吸附力控制策略，確保在足夠磁吸附力的前提下，能有效降低能耗并提高穩(wěn)定性。提出了基于YOLOv8的焊縫識別算法，并在機器人樣機中進行了整機實驗驗證。最后，選擇YOLOv8作為焊縫識別算法，并將訓(xùn)練后的模型部署至機器人中。研究成果為核電站、大型儲罐、船舶舷側(cè)等鐵磁性結(jié)構(gòu)的安全運維提供了一種高效、低風(fēng)險的智能化解決方案，對推動我國核能、石化、船舶等行業(yè)的機器人化檢測與維護具有重要示范意義和產(chǎn)業(yè)化推廣價值。

責(zé)任編輯：趙子祎

責(zé)任校對：惲海艷

審　　核：張　彤

JME學(xué)院簡介

JME學(xué)院是由《機械工程學(xué)報》編輯部2018年創(chuàng)建，以關(guān)注、陪伴青年學(xué)者成長為宗旨，努力探索學(xué)術(shù)傳播服務(wù)新模式。

歡迎各位老師掃碼添加小助理-暖暖為好友，由小助理拉入JME學(xué)院官方群！

歡迎關(guān)注機械工程學(xué)報視頻號~

尋覓合作伙伴

有一種合作叫做真誠，有一種發(fā)展可以無限，有一種伙伴可以互利共贏，愿我們合作起來流連忘返，發(fā)展起來前景可觀。關(guān)于論文推薦、團隊介紹、圖書出版、學(xué)術(shù)直播、招聘信息、會議推廣等，請與我們聯(lián)系。

感謝關(guān)注我們！《機械工程學(xué)報》編輯部將努力為您打造一個有態(tài)度、有深度、有溫度的學(xué)術(shù)媒體！

版權(quán)聲明：

本文為《機械工程學(xué)報》編輯部原創(chuàng)內(nèi)容，歡迎轉(zhuǎn)載，請聯(lián)系授權(quán)！

在公眾號后臺留言需要轉(zhuǎn)載的文章題目及要轉(zhuǎn)載的公眾號ID以獲取授權(quán)!

聯(lián)系人：暖暖

電話：010-88379909

E-mail：jme@cmes.org

網(wǎng) 址：http://www.cjmenet.com.cn

官方微信號：jmewechat