[發明專利]一種基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃方法及系統

在審

• 申請號: 201711240097.3
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107918396A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 于少沖;陳和平;席寧
• 申請（專利權）人: 深圳市智能機器人研究院
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 胡輝

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃方法及系統。

背景技術

現階段水下爬壁清洗機器人的清洗作業是在確定船體尺寸條件下，人工操控機器人沿著設定的工作路徑清洗作業區域的過程，這其中要保證：一是對船外壁無偏差地進行覆蓋式路徑運動；二是在不同曲面切換不同的清洗工藝模式，并同時避免船體壁面涂層被破壞。因為對于不同種類，用途，型號的船舶，其船體壁面形貌差異很大，所以每次作業前都要對其先進行路徑規劃。目前，通用的方法是依靠有經驗的工程師逐條編寫路徑，針對不同船體，工程師對路徑規劃的時間一般為7-15天，而且極為繁瑣和耗費精力，且通用性不高。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種能縮短作業時間的基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃方法及系統。

本發明所采取的技術方案是：

一種基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃方法，包括以下步驟：

A、根據船體模型，將船體清洗作業區域分成若干單位面；

B、在得到的多個單位面上分別進行分區路徑規劃，得到各單位面上的分區路徑；

C、對各單位面上的分區路徑進行軌跡優化連接，得到離線路徑；

D、將得到的離線路徑輸入至機器人進行作業；

E、對機器人進行路徑跟蹤，并根據路徑跟蹤誤差進行補償校正。

作為所述的一種基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃方法的進一步改進，所述步驟C具體包括：

C1、查找任意兩個單位面之間的最短距離；

C2、根據任意兩個單位面之間的最短距離，通過鄰近算法查找任意兩個單位面之間的最短路徑；

C3、根據最短距離和最短路徑，得到單位面之間的連接序列；

C4、查找相連接的每個單位面中的連接路徑。

作為所述的一種基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃方法的進一步改進，所述步驟E具體包括：

E1、對機器人進行路徑跟蹤，得到機器人的實際輸出路徑；

E2、根據實際輸出路徑和離線路徑，計算路徑跟蹤誤差；

E3、判斷路徑跟蹤誤差是否小于預設的跟蹤精度范圍，若是，則繼續進行作業；反之，則執行步驟E4；

E4、將路徑跟蹤誤差輸入到補償器中；

E5、通過補償器對輸出的控制信號進行信號補償。

本發明所采用的另一技術方案是：

一種基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃系統，包括：

劃分單元，用于根據船體模型，將船體清洗作業區域分成若干單位面；

分區規劃單元，用于在得到的多個單位面上分別進行分區路徑規劃，得到各單位面上的分區路徑；

優化連接單元，用于對各單位面上的分區路徑進行軌跡優化連接，得到離線路徑；

作業單元，用于將得到的離線路徑輸入至機器人進行作業；

路徑跟蹤單元，用于對機器人進行路徑跟蹤，并根據路徑跟蹤誤差進行補償校正。

作為所述的一種基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃系統的進一步改進，所述優化連接單元具體包括：

最短距離查找單元，用于查找任意兩個單位面之間的最短距離；

最短路徑查找單元，用于根據任意兩個單位面之間的最短距離，通過鄰近算法查找任意兩個單位面之間的最短路徑；

連接序列查找單元，根據最短距離和最短路徑，得到單位面之間的連接序列；

連接路徑查找單元，用于查找相連接的每個單位面中的連接路徑。

作為所述的一種基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃系統的進一步改進，所述路徑跟蹤單元具體包括：

實際輸出路徑獲取單元，對機器人進行路徑跟蹤，得到機器人的實際輸出路徑；

誤差計算單元，用于根據實際輸出路徑和離線路徑，計算路徑跟蹤誤差；

誤差判斷單元，用于判斷路徑跟蹤誤差是否小于預設的跟蹤精度范圍，若是，則繼續進行作業；反之，則執行誤差輸入單元；

誤差輸入單元，用于將路徑跟蹤誤差輸入到補償器中；

信號補償單元，用于通過補償器對輸出的控制信號進行信號補償。

本發明的有益效果是：

本發明一種基于船體模型的水下清洗機器人路徑規劃方法及系統通過對模型進行分區路徑規劃，然后優化連接，最后根據路徑跟蹤誤差進行校正，從而可優化清洗軌跡，大大縮短作業時間，有效提升清洗效果，并且通用性較高，適用于各種船體。

附圖說明