[發明專利]可持續航行的模塊化風驅動海洋觀測機器人及其控制方法

在審

• 申請號: 202211714918.3
• 申請日: 2022-12-27
• 公開（公告）號: CN116001993A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 張成祥;孫欽波;祁衛敏;梁程;林柏潤;錢輝環
• 申請（專利權）人: 深圳市人工智能與機器人研究院;香港中文大學（深圳）
• 主分類號: B63B35/00
• 分類號: B63B35/00;B63B49/00;B63H9/06;H02J7/35
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 朱陽波;謝松

1.一種可持續航行的模塊化風驅動海洋觀測機器人，包括：

支架；

至少兩個浮筒，設置于所述支架的下方；

帆體，轉動設置于所述支架的上方；

太陽能發電裝置，設置于所述支架；

電池，設置于所述支架，并與所述太陽能發電裝置電連接；

主控模塊，設置于所述支架，并與所述電池電連接；

其中，所述帆體與所述主控模塊連接；其特征在于，所述海洋觀測機器人還包括：

定位裝置、超聲波氣象站、慣性測量單元以及水流傳感器，均與所述主控模塊連接；

其中，所述定位裝置位于所述帆體的后方，并用于獲取所述海洋觀測機器人的位置信息；

所述超聲波氣象站位于所述帆體的前方，并用于獲取所述海洋觀測機器人的風速信息和風向信息；

所述慣性測量單元用于獲取所述海洋觀測機器人的位姿信息；

所述水流傳感器位于所述支架的下方，并用于獲取所述海洋觀測機器人的水速信息和水向信息。

2.根據權利要求1所述的可持續航行的模塊化風驅動海洋觀測機器人，其特征在于，所述海洋觀測機器人還包括：

AIS模塊，與所述主控模塊連接；

攝像頭，與所述主控模塊連接。

3.根據權利要求2所述的可持續航行的模塊化風驅動海洋觀測機器人，其特征在于，所述定位裝置包括：GPS模塊和北斗短報文模塊。

4.根據權利要求1-3任意一項所述的可持續航行的模塊化風驅動海洋觀測機器人，其特征在于，所述海洋觀測機器人還包括：

船舵，設置于所述支架的下方，并與所述主控模塊連接；

無人機升降平臺，與所述主控模塊連接；

水下機器人收放裝置，與所述主控模塊連接。

5.一種基于如權利要求1-4任意一項所述的可持續航行的模塊化風驅動海洋觀測機器人的控制方法，其特征在于，包括步驟：

通過定位裝置獲取所述海洋觀測機器人在第一時刻的位置信息，通過超聲波氣象站獲取所述海洋觀測機器人在第一時刻的風速信息和風向信息，通過慣性測量單元獲取所述海洋觀測機器人在第一時刻的位姿信息，通過水流傳感器獲取所述海洋觀測機器人在第一時刻的水速信息和水向信息；

根據所述第一時刻的位置信息、所述第一時刻的風速信息以及所述第一時刻的風向信息，仿真得到所述海洋觀測機器人在第二時刻的源動力信息；

根據所述第一時刻的水速信息以及所述第一時刻的水向信息，仿真得到所述海洋觀測機器人在第二時刻的水阻信息；

根據所述第一時刻的位姿信息、所述第二時刻的源動力信息以及所述第二時刻的水阻信息，確定所述海洋觀測機器人在第二時刻的航行速度和位姿信息；

根據多個所述第二時刻的航行速度和位姿信息、所述第一時刻的位置信息以及目的地的位置信息，規劃所述海洋觀測機器人的航行路線。

6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括：

當所述第二時刻的航行速度和位姿信息不滿足預設要求時，根據所述第一時刻的風速信息、所述第一時刻的風向信息以及所述第一時刻的位姿信息，確定所述第二時刻的帆體的迎風角，并在第二時刻控制所述帆體轉動，以調整第二時刻的帆體的迎風角。

7.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述海洋觀測機器人還包括：AIS模塊，與所述主控模塊連接；攝像頭，與所述主控模塊連接；所述控制方法還包括：

通過所述AIS模塊獲取海上船只信息，以及通過所述攝像頭獲取障礙物信息；

根據所述海上船只信息以及所述障礙物信息，調整所述航行路線。

8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述定位裝置包括：GPS模塊和北斗短報文模塊；所述控制方法還包括：

通過所述北斗短報文模塊接收控制指令，調整所述航行路線。