縱深 | 新型磁吸附輪式機器人定位、規劃與控制算法

摘要

核電站的安全殼作為最后一道安全屏障，具有至關重要的保護作用。傳統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實意義。以磁吸附輪式機器人為研究對象，針對其在復雜壁面環境中的定位、路徑規劃與控制展開了系統研究。首先，介紹磁吸附輪式機器人懸架結構，并提出了一種基于機器人內部傳感器的定位算法，并結合焊縫分布地圖與驅動力矩指標，設計了一種改進的遺傳算法用于焊縫遍歷路徑規劃。該方法優于傳統的Fleury算法，能夠提高路徑的平穩性和經濟性。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)算法的動態磁吸附力控制策略。使用MuJoCo、Gym和PyTorch搭建了機器人仿真環境，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算法設計了動態磁吸附力控制策略，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、船舶舷側等鐵磁性結構的安全運維提供了一種高效、低風險的智能化解決方案，對推動我國核能、石化、船舶等行業的機器人化檢測與維護具有重要示范意義和產業化推廣價值。

責任編輯：趙子祎

責任校對：惲海艷

審　　核：張　彤

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