硕ｌ：学位论文
时随着传播距离的增加而逐渐衰减，在ｆ处的声压只和声强，，的衰减为：
ｅ＝ＲＰ一删，‘＝，ｏＰｔ讲
其值取决于介质材料的性质。
超声波测距是超声波传感器实现障碍物检测的重要手段之一，其最主要的方
法是渡越时间（Ｔｉｍｅｏｆ（２．４）式中Ｒ、Ｊ。为声源处的初试声压和声强；口为衰减系数，单位为坳／所（奈培／米），Ｆｌｉ曲ｔ）检测法，即不断检测声波从发射到遇到障碍物之
后反射回来时间间隔瓦，超声波声源与障碍物目标之间的距离Ｒ与渡越时间瓦成
正比：
Ｒ＝ｃ 瓦／２（２．５）
其中Ｃ为超声波在介质中的传播速度。本文中除冰机器人的检测对象是输电线路
上的主要障碍物，所以超声波传感器的传播介质是空气，对于声波传播时的能量
强度衰减很小。
由于基于激光的距离测量技术具有较精度高、频率高，能够同时满足精度和
速度的要求，激光传感器在有光和黑暗的情况下都能正常工作并提供大量准确的
距离信息；而红外传感器在近距离的测量精度高、方向性强、响应时间快等优点，
可以与激光传感器和超声波传感器实现功能互补；超声波传感器具有性价比高、
硬件实现简单、处理速度快、不受环境影响等优点，这些传感器广泛地应用到机
器人感知系统中。避障与越障是实现除冰机器人智能自主导航前进的重要环节，
多传感器障碍物检测系统获取实时的输电线路及障碍物准确信息感知，协助除冰
机器人的控制决策，所以在激光传感器、红外传感器和超声波传感器是本文中多
传感器系统的首选。
２．２．２输电线路除冰机器人设计及障碍物分析
安装在输电线路上的防震锤、绝缘子、悬垂线夹、耐张线夹等杆塔支撑附件
形成了除冰机器人在２２０ＫＶ输电线路上除冰和前行的主要障碍。除冰机器人就是
要通过多传感器障碍物检测系统对障碍物信息进行实时检测和数据融合，获得障
碍物的系统状态，协助规划避障和越障策略，完成避障和越障运动控制，跨越障
碍物继续破冰。本课题将主要针对２２０ＫＶ输电线上的直线无障碍阶段和直线有障
碍阶段的局部避障规划问题展开研究，直线有障碍物阶段主要指在耐张塔、猫头
塔、酒杯塔以及直线塔的导线段避让或跨越直线段的各种障碍物（防震锤、绝缘
子、悬垂线夹等），这是障碍物信息检测和避障的主要研究问题。
除冰机器人需要跨越不同类型的杆塔如图２．３所示，分别为耐张塔、猫头塔、
酒杯塔和直线塔，各种杆塔形状不同，在空间上对除冰机器人的避障运动和跨越
动作的影响也都不一样，这些杆塔的状态信息也是本文的多传感器障碍物检测系
统需要检测的目标之一，防止除冰机器人在２２０Ｋｖ输电线路上的作业前行发生碰撞损坏。