基于异构无人系统的水渠网络自主巡检路径规划

作     者：陈洋 李赢 华铁丹 邱权 CHEN Yang;LI Ying;HUA Tiedan;QIU Quan

作者机构：武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心武汉430081 武汉科技大学机器人与智能系统研究院武汉430081 北京石油化工学院人工智能研究院北京102617 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2023年第54卷第7期

页      面：79-87,155页

核心收录：

学科分类：08[工学] 1202[管理学-工商管理] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081203[工学-计算机应用技术] 0815[工学-水利工程] 0835[工学-软件工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0823[工学-交通运输工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 082301[工学-道路与铁道工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(62173262) 

主　　题：水渠巡检 路网 路径规划 遗传算法 

摘      要：引入无人自主系统实现水渠网络智能化巡检对水利工程的建设、监控与维护具有重要意义。采用无人机、无人车协作执行水渠巡检任务时,无人机在水渠上空完成巡检工作,无人车可作为无人机的运载平台和能量补给站,有助于实现大规模水渠网络的快速自主巡检。但是,受到水渠网络、道路网络的双重约束,无人系统的路径规划面临较大困难。针对上述问题,本文以最小化完成整个巡检任务时间为目标,首先基于度约束提出了水渠网络分割方法,将巡检任务分配给无人机,使无人机在巡检各子区域时不需要起飞或降落进行充电。然后基于遗传算法为无人机和无人车计算最优运动路径。最后,通过实例验证,当无人机以速度60 km/h、无人车以速度40 km/h匀速工作时,按人工步行巡检速度2 km/h计算,无人系统的巡检速度为人工巡检的8.4~9.8倍。