[發明專利]一種自主水下機器人長期定點剖面測量方法

在審

• 申請號: 201611077895.4
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108120429A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 劉鐵軍;尹遠;徐會希;石凱;姜志斌;李陽;李吉旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;B63G8/24
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 汪海

本發明涉及水下機器人領域，具體地說是一種自主水下機器人長期定點剖面測量方法，包括如下步驟：一、行至目標觀測區域；二、水下機器人執行下潛任務；三、到達設定深度后調平姿態并打開探測載荷進行第一次海洋環境剖面觀測；上浮至水面，通過探測載荷進行第二次海洋環境剖面觀測；四、水下機器人下潛至觀測深度并進行精確調平；五、自動駕駛單元和除深度計、高度計外的其他設備關閉，監管值班單元打開，若達到設定喚醒條件，監管值班單元喚醒自動駕駛單元；六、達到預設休眠時間后，自動駕駛單元被喚醒并判斷觀測次數是否到達設定值，若未達到重復步驟三開始新一次剖面觀測周期。本發明通過懸浮休眠監管節能實現了海洋環境剖面參數的長期測量。

技術領域

本發明涉及水下機器人領域，具體地說是一種自主水下機器人長期定點剖面測量方法。

背景技術

自主水下機器人廣泛應用于海洋環境調查、海洋礦產勘探、海洋救援搜尋等領域，通常采用螺旋槳推進的自主水下機器人續航力為幾小時到幾天。然而，有些海洋環境調查需要對同一位置進行長期觀測，需要獲取幾周甚至數月的調查數據，這對于自主水下機器人來說是一個巨大的挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自主水下機器人長期定點剖面測量方法，可降低自主水下機器人的平均功耗，極大延長續航力，從而實現海洋環境剖面參數的長期測量。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種自主水下機器人長期定點剖面測量方法，所用設備包括主控制器、探測載荷、深度計、高度計和浮力調節裝置，其中所述主控制器上設有自動駕駛單元和監管值班單元，兩個浮力調節裝置分設于水下機器人的艏、艉部，具體包括如下步驟：

步驟一：自主水下機器人自主航行至目標觀測區域；

步驟二：行至目標觀測區域后，自動駕駛單元控制浮力調節裝置使自主水下機器人執行下潛任務；

步驟三：到達設定的觀測深度后，自動駕駛單元控制浮力調節裝置調平自主水下機器人姿態，并控制打開探測載荷進行第一次海洋環境剖面觀測；然后自主水下機器人上浮至水面，通過探測載荷進行第二次海洋環境剖面觀測；

步驟四：自動駕駛單元控制浮力調節裝置使自主水下機器人下潛至設定深度，并進行精確調平；

步驟五：自動駕駛單元和除深度計、高度計以外的其他設備關閉，監管值班單元打開并開始監測深度計和高度計數據，若監管值班單元監控達到設定的喚醒條件時，所述監管值班單元喚醒自動駕駛單元；

步驟六：達到預設休眠時間后，監管值班單元喚醒自動駕駛單元，自動駕駛單元判斷觀測次數是否到達設定值：若未達到，則重復步驟三；若達到，則觀察完畢。

所述浮力調節裝置包括內油缸、外油囊、電機和齒輪泵，電機通過所述自動駕駛單元控制啟停，齒輪泵通過所述電機控制啟停，液壓油通過所述齒輪泵在所述外油囊和內油缸之間傳送，在所述內油缸內設有拉繩傳感器，所述內油缸中的活塞直線移動量通過所述拉繩傳感器檢測，所述浮力調節裝置的浮力改變量即通過所述拉繩傳感器測得的活塞直線距離結合內油缸的缸體內徑計算。

所述浮力調節裝置設有閥組A和閥組B，所述閥組A內并聯設有單向閥和電磁閥A，在所述閥組B內串聯設有電磁閥B和恒流閥；電機驅動齒輪泵正轉時，內油缸中的油通過所述齒輪泵作用經過單向閥入外油囊；電機驅動齒輪泵反轉時，電磁閥A帶電，外油囊中的油通過所述齒輪泵作用排入內油缸；當外油囊周圍的海水壓力達到水下機器人系統設定值時，電磁閥B上電，外油囊中的油經過電磁閥B和恒流閥排入內油缸；所述電機和各個電磁閥通過所述主控制器上的自動駕駛單元控制。

步驟二中執行下潛任務時，需先計算出艏艉部的浮力調節裝置的初始調節值，初始調節值通過下面公式計算：