[發明專利]一種自治水下機器人及路徑跟隨控制方法、裝置有效

申請號：	201910188002.0	申請日：	2019-03-13
公開（公告）號：	CN109976384B	公開（公告）日：	2022-02-08
發明（設計）人：	馬瑋城;宦智杰;徐敏	申請（專利權）人：	廈門理工學院
主分類號：	G05D1/12	分類號：	G05D1/12
代理公司：	廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222	代理人：	楊玉芳
地址：	361024 福***	國省代碼：	福建;35
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種自治水下機器人路徑跟隨控制方法裝置
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【說明書】：

本發明實施例提供一種自治水下機器人及路徑跟隨控制方法、裝置，涉及機器人技術領域。獲取搭建的自治水下機器人運動系統；根據物理學原理，生成所述自治水下機器人運動系統的非線性動態系統；接收所述定位模塊獲取的所述自治水下機器人的實時位置，并根據所述動力學模型對所述實時位置進行改寫；基于自治水下機器人的干擾項、實時位置以及預設的輸入?狀態穩定性理論，生成非線性魯棒反步控制器，并對自治水下機器人運動系統進行控制，使得自治水下機器人自主獨立完成精確路徑跟隨作業并實現穩定工作。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體而言，涉及一種自治水下機器人及路徑跟隨控制方法、裝置。

背景技術

自治水下機器人可在沒有人工實時控制的情況下，代替或協助人類在水下完成各種艱苦或危險的工作，對其研發顯得非常重要。水下機器人工作在充滿未知和挑戰的水下環境中，風、浪、流、深水壓力等復雜的水下環境對水下機器人的運動干擾嚴重，傳統的陸地機器人路徑跟隨控制無法簡單推廣到水下機器人路徑跟隨控制中，必須尋求復雜水下環境中的路徑控制策略。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種自治水下機器人及路徑跟隨控制方法、裝置，以改善現有技術中水下環境對水下機器人的運動干擾嚴重的問題。

本發明較佳實施例提供了一種自治水下機器人路徑跟隨控制方法，包括以下步驟：

獲取搭建的自治水下機器人運動系統；其中，所述自治水下機器人運動系統包括推動器、負載、定位模塊以及機器人基體；

根據物理學原理，生成所述自治水下機器人運動系統的非線性動態系統；其中，所述非線性動態系統包括所述自治水下機器人的動力學模型；

接收所述定位模塊獲取的所述自治水下機器人的實時位置，并根據所述動力學模型對所述實時位置進行改寫；

基于自治水下機器人的干擾項、實時位置以及預設的輸入-狀態穩定性理論，生成非線性魯棒反步控制器；

基于所述非線性魯棒反步控制器對自治水下機器人運動系統進行控制，使得自治水下機器人自主獨立完成精確路徑跟隨作業并實現穩定工作。

優選地，所述自治水下機器人的動力學模型為：

其中，m是自治水下機器人的質量；r是自治水下機器人作業時的三維位置坐標，且r＝[r_x，r_y，r_z]^T；F_m是所述推動器給自治水下機器人的驅動力，且F_m＝[F_mx，F_my，F_mz]^T；F_d是自治水下機器人在水中運動時所受到的液體粘滯阻力，且F_d＝[F_dx，F_dy，F_dz]^T。