[發明專利]一種水下清洗機器人與待清洗船的自適應貼合方法

在審

• 申請號: 202210979653.3
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115503898A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 陳曉博;劉羽菁;車明;官濤;張河楠
• 申請（專利權）人: 飛馬濱（青島）智能科技有限公司
• 主分類號: B63B59/08
• 分類號: B63B59/08
• 代理公司: 青島橡膠谷知識產權代理事務所(普通合伙) 37341
• 代理人: 王哲平

本發明提供了一種水下清洗機器人與待清洗船的自適應貼合方法，包括：控制水下清洗機器人開啟自適應控制模式，并根據自適應控制模式開啟前的姿態數據控制水下清洗機器人的初始穩定姿態；實時獲取水下清洗機器人的刷盤狀態信息以及水下清洗機器人姿態數據；若刷盤為開啟狀態，則對水下清洗機器人姿態數據進行穩態濾波處理確定水下清洗機器人的穩態姿態數據，并根據穩態姿態數據實時調節水下清洗機器人的姿態，若刷盤為關閉狀態，則獲取刷盤關閉前水下清洗機器人姿態數據，根據刷盤關閉前水下清洗機器人姿態數據計算水下清洗機器人的刷盤面的貼合方向，根據水下清洗機器人的刷盤面的貼合方向控制水下清洗機器人沿貼合方向移動。

技術領域

本發明涉及水下機器人技術領域，尤其涉及一種水下清洗機器人與待清洗船的自適應貼合方法。

背景技術

船的穩定性和機動性是船只設計中的重大問題，既要足夠穩定，又要機動靈活，還要航速快，船體形狀需要根據這些方面做平衡設計，所以，在船體不同位置存在不同程度的彎曲。而水下清洗機器人在貼船清洗過程中，伴隨船體不同位置的曲率的變化，水下清洗機器人的姿態要根據所處位置船體的實際曲率進行對應貼合。

目前，水下機器人的控制多是由水上遠程控制。但在實際作業過程中，這種控制方式存在著很多未可預見的問題。以刷盤清洗機器人進行船體清洗為例，刷盤清洗機器人吸附行進時完全貼合船體，和船體曲率時刻保持一致，而船體不同位置的曲率是不一樣的如果僅依據遠程姿態控制指令來控制刷盤清洗機器人，則會出現刷盤清洗機器人實際與船體貼合的姿態與遠程控制的姿態沖突，刷盤清洗機器人會向著遠程控制的姿態進行調整，與吸附行進時狀態相悖。

因此，如何設計一種水下清洗機器人與船體的自適應貼合方法，避免遠程控制的姿態與清洗機器人實際與船體貼合的姿態沖突成為亟待解決的問題。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種水下清洗機器人與待清洗船的自適應貼合方法，在水下清洗機器人貼船作業時，使水下清洗機器人與船體始終保持貼合，避免水下清洗機器人與船體脫離，影響船體清洗效果和效率。

本發明提供一種水下清洗機器人與待清洗船的自適應貼合方法，包括：

S1、控制水下清洗機器人開啟自適應控制模式，并根據自適應控制模式開啟前的姿態數據控制水下清洗機器人的初始穩定姿態；

S2、實時獲取水下清洗機器人的刷盤狀態信息以及水下清洗機器人姿態數據；

S3、若刷盤為開啟狀態，則對水下清洗機器人姿態數據進行穩態濾波處理確定水下清洗機器人的穩態姿態數據，并根據穩態姿態數據實時調節水下清洗機器人的姿態，若刷盤為關閉狀態，則獲取刷盤關閉前水下清洗機器人姿態數據，根據刷盤關閉前水下清洗機器人姿態數據計算水下清洗機器人的刷盤面的貼合方向，根據水下清洗機器人的刷盤面的貼合方向控制水下清洗機器人沿貼合方向移動，直至水下清洗機器人與待清洗船貼合。

進一步地，所述水下清洗機器人姿態數據包括水下清洗機器人的橫滾角、俯仰角和偏航角。

進一步地，S3中所述穩態濾波處理包括均值濾波、中值濾波和卡爾曼濾波。

進一步地，S3中所述根據刷盤關閉前水下清洗機器人姿態數據計算水下清洗機器人的刷盤面的貼合方向，包括：

根據刷盤關閉前水下清洗機器人的橫滾角、俯仰角和偏航角計算水下清洗機器人的刷盤面在站體坐標系下的法向量，其中，水下清洗機器人的刷盤面在站體坐標系下的法向量為機器人坐標系的Z軸在站體坐標系下的方向向量，計算公式如下：

x＝-cos(yaw)sin(pitch)cos(roll)+sin(yaw)sin(roll)，

y＝-sin(yaw)sin(pitch)cos(roll)-cos(yaw)sin(roll)，