[發明專利]一種自主巡檢預警仿生機器海豚系統及控制方法

在審

• 申請號: 202210790694.8
• 申請日: 2022-07-05
• 公開（公告）號: CN114954863A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 李道亮;王柄雄;位耀光;劉金存
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63G8/00;B63G8/14;B63G8/38;B63G8/39
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 褚海英

1.一種自主巡檢預警仿生機器海豚系統，其特征在于，包括：依次靜密封連接的頭部、胸部、腹部和尾部；

所述頭部包括頭部感知信息模塊；所述頭部感知信息模塊包括深度傳感器、慣性測量傳感器、主動聲納和雙目相機單元，所述深度傳感器用于檢測所述自主巡檢預警仿生機器海豚系統的深度信息；所述慣性測量傳感器用于檢測所述自主巡檢預警仿生機器海豚系統的位置信息和姿態信息；所述雙目相機單元用于檢測水下圖像和視頻信息；所述主動聲納用于獲取所述自主巡檢預警仿生機器海豚系統前方水域的環境回波信息；

所述胸部包括胸部多模態運動控制模塊；所述胸部多模態運動控制模塊包括主控制器；所述頭部感知信息模塊與所述主控制器連接；

所述腹部包括腹部信息感知模塊和腹部多模塊運動控制模塊；所述腹部信息感知模塊包括多水質參數傳感器；所述多水質參數傳感器和所述腹部多模塊運動控制模塊均與所述主控制器連接；所述多水質參數傳感器用于檢測水質環境信息；所述腹部多模塊運動控制模塊用于驅動所述自主巡檢預警仿生機器海豚系統運動。

2.根據權利要求1所述的自主巡檢預警仿生機器海豚系統，其特征在于，所述頭部還包括頭部透明殼體；所述頭部感知信息模塊還包括與所述主控制器連接的導航模塊；所述主動聲納和所述深度傳感器固定在所述頭部透明殼體的外側；所述導航模塊、所述慣性測量傳感器和所述雙目相機單元均設置在所述頭部透明殼體的內側。

3.根據權利要求2所述的自主巡檢預警仿生機器海豚系統，其特征在于，所述胸部還包括胸部殼體和肋部連接件；所述胸部多模態運動控制模塊還包括胸鰭、胸鰭密封單元和舵機單元；所述胸部殼體與所述頭部透明殼體連接；所述胸鰭通過所述胸鰭密封單元設置在所述胸部殼體的外側；所述舵機單元與所述胸鰭密封單元連接；所述舵機單元和所述主控制器均固定在所述胸部殼體的內側；所述肋部連接件用于連接所述胸部殼體和所述腹部。

4.根據權利要求2所述的自主巡檢預警仿生機器海豚系統，其特征在于，所述腹部還包括腹部殼體和腰部連接件；所述腹部信息感知模塊還包括背鰭信號收發單元；所述背鰭信號收發單元與所述導航模塊連接；所述多水質參數傳感器設置在所述腹部外殼的外側；所述背鰭信號收發單元和所述腹部多模塊運動控制模塊均設置在所述腹部殼體的內側；所述腰部連接件用于連接所述腹部殼體和所述尾部。

5.根據權利要求4所述的自主巡檢預警仿生機器海豚系統，其特征在于，所述尾部包括腱驅動傳動模塊、萬向脊柱模塊和仿生海豚尾；

所述腱驅動傳動模塊均與所述萬向脊柱模塊和所述仿生海豚尾連接；所述萬向脊柱模塊和所述仿生海豚尾還與所述腰部連接件連接。

6.一種自主巡檢預警仿生機器控制方法，其特征在于，所述自主巡檢預警仿生機器控制方法應用于權利要求1-5任意一項所述的自主巡檢預警仿生機器海豚系統，所述自主巡檢預警仿生機器控制方法包括：

獲取深度信息、位置信息、姿態信息、環境回波信息、水質環境信息以及水下圖像和視頻信息；

根據所述深度信息、所述位置信息和所述姿態信息確定自主巡檢預警仿生機器海豚系統的游動路徑；

根據所述環境回波信息確定自主巡檢預警仿生機器海豚系統的前方物體；

根據所述前方物體調整所述自主巡檢預警仿生機器海豚系統的游動速度；

根據所述游動路徑和所述游動速度控制所述自主巡檢預警仿生機器海豚系統游動；

根據所述水下圖像和視頻信息對所述前方物體進行識別，確定所述前方物體的狀態；所述前方物體的狀態包括前方物體的種類和健康狀況；

根據所述水質環境信息和設定閾值進行對比和預警。

7.根據權利要求6所述的自主巡檢預警仿生機器控制方法，其特征在于，所述根據所述深度信息、所述位置信息和所述姿態信息確定自主巡檢預警仿生機器海豚系統的游動路徑，具體包括：

基于無人漁場的邊界條件根據所述根據所述深度信息、所述位置信息和所述姿態信息利用動態快速擴展隨機樹算法確定自主巡檢預警仿生機器海豚系統的游動路徑。