[發明專利]一種水下機器人移動式對接回收的路徑規劃方法及裝置

有效

• 申請號: 202010198550.4
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111208845B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 李柯垚;李曄;姜言清;崔林濤;武皓微
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 吳航

1.一種水下機器人移動式對接回收的路徑規劃方法，其特征在于，包括：

獲取待回收水下機器人的第一定位信息、移動塢站的第二定位信息以及所述待回收水下機器人的水動力參數；

所述第一定位信息包括所述待回收水下機器人的重心，根據所述第一定位信息和所述水動力參數，建立所述待回收水下機器人的空間六自由度運動模型，包括：根據所述水動力參數,確定六個自由度上的靜水力和動水力的合外力；將所述水動力參數和所述合外力代入所述六自由度運動模型等式中，以所述重心為原點，建立所述空間六自由度運動模型；

根據所述第二定位信息設置位置引力點和姿態引力點，根據所述位置引力點和所述姿態引力點確定虛擬引力,其中，所述位置引力點用于劃分距離范圍，所述姿態引力點用于劃分角度范圍；

根據所述虛擬引力，確定所述待回收水下機器人的推力、垂直舵力以及水平舵力；

將所述推力、所述垂直舵力以及所述水平舵力帶入所述空間六自由度運動模型，確定所述待回收水下機器人的下一時刻位姿，并獲取所述移動塢站的下一時刻位姿；

判斷所述待回收水下機器人的下一時刻位姿是否與所述移動塢站的下一時刻位姿達到一致，若達到，則結束路徑規劃任務。

2.如權利要求1所述的水下機器人移動式對接回收的路徑規劃方法，其特征在于，所述虛擬引力包括主動力和主動力矩，所述根據所述第二定位信息設置位置引力點和姿態引力點，根據所述位置引力點和所述姿態引力點確定虛擬引力，包括：

根據所述第二定位信息設置所述位置引力點，再根據所述位置引力點確定所述主動力，其中，所述主動力包括縱向引力、橫向引力和垂向引力；

根據所述第二定位信息設置所述姿態引力點，再根據所述姿態引力點確定所述主動力矩，其中，所述主動力矩包括艏向引力矩、俯仰引力矩。

3.如權利要求2所述的水下機器人移動式對接回收的路徑規劃方法，其特征在于，所述位置引力點包括距離控制點，所述根據所述第二定位信息設置所述位置引力點，再根據所述位置引力點確定所述主動力，包括：

根據所述第二定位信息，通過坐標轉換公式得到所述待回收水下機器人和所述塢站在隨體坐標系下的相對矢量距離和相對標量距離；

根據所述第二定位信息，設置所述距離控制點、最大限制吸引力和第一常數；

根據所述距離控制點、所述最大限制吸引力、所述第一常數、所述相對矢量距離和所述相對標量距離，確定所述縱向引力、所述橫向引力以及所述垂向引力。

4.如權利要求3所述的水下機器人移動式對接回收的路徑規劃方法，其特征在于，所述根據所述距離控制點、所述最大限制吸引力、所述第一常數、所述相對矢量距離和所述相對標量距離，確定縱向引力、橫向引力以及垂向引力，包括：

根據所述距離控制點、所述相對標量距離和第一常數，確定第一權重；

判斷所述距離控制點和所述相對標量距離是否滿足第一預設條件；

若滿足所述第一預設條件，則根據所述最大限制吸引力、所述第一權重、所述相對矢量距離確定總矢量引力；

根據所述總矢量引力確定所述縱向引力、所述橫向引力和所述垂向引力，其中，所述總矢量引力包括沿Y軸方向的第一引力、沿X軸方向的第二引力和沿Z軸方向的第三引力，所述縱向引力為所述第一引力，所述橫向引力為所述第二引力，所述垂向引力為所述第三引力。

5.如權利要求4所述的水下機器人移動式對接回收的路徑規劃方法，其特征在于，所述若滿足所述第一預設條件，則根據所述最大限制吸引力、所述第一權重、所述相對矢量距離確定總矢量引力，包括：

當所述相對標量距離大于所述距離控制點，則根據所述最大限制吸引力和所述相對矢量距離的乘積確定所述總矢量引力；

當所述相對標量距離小于或等于所述距離控制點，則根據所述最大限制吸引力、所述相對矢量距離和所述第一權重的乘積確定所述總矢量引力。