一种水下无人航行器负载投送后快速均衡调节方法技术

本发明专利技术公开了一种水下无人航行器负载投送后快速均衡调节方法。包括以下几个步骤：步骤一：AUV任务控制机根据读取到的当前任务负载投送事件，选择对应的浮力均衡配置方案；步骤二：AUV运动控制机根据接收到的信息，投送当前任务负载，并释放对应的浮力均衡配置方案中的浮力材料；步骤三：判断AUV的纵倾角是否达到满足继续作业的要求，如果没有达到要求，释放应急浮力材料进行浮力微调，直到满足要求为止；步骤四：AUV任务控制机继续读取任务，如果当前任务为任务负载投送事件，则重复步骤一～步骤三，否则完成操作。本发明专利技术有效利用了船体的内部空间，采用方法简单，容易操作，提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种水下无人航行器调节浮力的方法，尤其涉及能够提高工作效率的一种水下无人航行器负载投送后快速均衡调节方法。 
技术介绍
水下无人航行器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)作为人类在海洋活动，特别是深海活动中的重要替代者和执行者，已经被广泛应用于科学考察、深海作业、打捞救生等领域，其应用前景极其广泛。但AUV在水下执行任务时，根据任务的不同，对AUV的结构要求也不同，但研制一台AUV需要大量的人力物力资源，甚至包含重要数据信息。所以集多功能及安全性稳定性为一身的航行器技术具有重要意义。随着模块化技术的发展，多功能AUV可以通过搭载不同功能的任务模块实现其多功能能力。某些特殊情况下,AUV在执行任务的过程中,需要多次投送航行器自身携带的任务负载模块,以便这些模块实现在水下的长期工作任务.但水下作业的同时对任务模块的投送对航行器在水下的均衡产生重大影响，甚至可能导致不能继续后续作业，因此，水下无人航行器在投送负载后快速调节其均衡是AUV的重要技术之一。 目前，AUV的调节浮力的主要方法有海水泵式和油囊式两种，海水泵式调节方法是在AUV内部安装一个液压系统，以便将海水注入或者排出海水舱，当海水进入舱内重力增加，当海水排除海水舱，则浮力增加，从而实现调节AUV的浮力与重力，实现均衡调节。这种方法需要额外配套液压系统和储存海水的舱室且调节速度较慢。而油囊式调节方法与海水泵式相似，但油囊式浮力调节系统不存在与外界物质交换，具有较高的安全性和可操作性。其工作原理是液压传动系统与控制器封闭在耐压壳体中，耐压壳体将液压系统及控制器与海水隔开，通过液压油在伸缩油囊和耐压油舱之间相互转移，改变油囊的排水体积，从而达到调节AUV浮力的目的。这两种方法都可以很好地实现航行器的浮力调节，但两者都需要AUV提供额外的内部空间来放置浮力调节设备。因AUV的特殊性能要求，小体积及高空间利用率是其重要的研究设计指标。 
技术实现思路
本专利技术的目的是提供能够提高工作效率的，一种水下无人航行器负载投送后快速均衡调节方法。 本专利技术是通过以下技术方案实现的： 一种水下无人航行器负载投送后快速均衡调节方法，包括以下几个步骤： 步骤一：AUV任务控制机根据读取到的当前任务负载投送事件，选择当前任务负载投送事件 对应的浮力均衡配置方案，AUV任务控制机内存储有任务负载投送事件集合Σ1和浮力均衡调整投送方案集合Σ2，任务负载投送事件集合Σ1包括每个负载投送事件的任务负载质量、大小、重心位置、用途、投送时间和投送方式，浮力均衡调整投送方案集合Σ2包括针对每个任务负载投送事件所制定的浮力均衡配置方案，浮力均衡配置方案要求为：任务负载和一个或者几个浮力材料的总合力为零、或者微正浮力； 步骤二：AUV任务控制机将当前任务负载投送事件和其对应的浮力均衡配置方案传送给AUV运动控制机，AUV运动控制机投送当前任务负载，并释放对应的浮力均衡配置方案中的浮力材料； 步骤三：判断AUV的纵倾角是否达到满足继续作业的要求，如果没有达到要求，释放应急浮力材料进行浮力微调，直到满足要求为止； 步骤四：AUV任务控制机继续读取任务，如果当前任务为任务负载投送事件，则重复步骤一～步骤三，否则完成操作。 本专利技术一种水下无人航行器负载投送后快速均衡调节方法还可以包括： 当任务负载为一个，且其对应的浮力均衡配置方案中包括不止一个浮力材料时，同时释放浮力材料。 本专利技术的有益效果： 本专利技术提出一种水下无人航行器投送负载后快速浮力均衡调节方法，用于对航行器投送负载后，AUV均衡的浮力被打破后的一种快速自我调整均衡的方法。通过建立航行器的任务模块及浮力材料的数据库集合。该方法有效利用了船体的内部空间，根据航行器在水下作业情况，浮力材料是提供船体浮力的必需品，根据任务的要求，对单个浮力材料的大小，形状等提出要求，不影响航行器内部空间的利用。该方法极大地提高了航行器的多任务功能及自主能力，具有很高的快速性。本专利技术的优点在于充分考虑了AUV在水下作业时多任务要求，根据在岸准备工作，建立健全任务负载模块及应答方案的详细数据库，通过数据库及常用任务负载模块，可以快速实现任务负载的装配，拆卸，投送，预设置浮力材料等操作，并且结构简单，操作方便快捷，随时随地更改任务模块，此方法实现在水下的多任务同时执行的能力，大大扩展了单航程所可以承担的任务能力，提高了航行器的作业效率，提升了航行器的执行任务能力，极大地提高了AUV的应用性和自主能力。 附图说明图1是本专利技术方法的流程图； 图2是投送多任务模块均衡调节流程图； 图3-a是投送多任务模块均衡调节方法说明图(一),图3-b是是投送多任务模块均衡调节方法说明图(二)； 图4是投送多任务模块均衡系统纵剖面结构图； 图5是投送多任务模块均衡系统横剖面结构图； 图6是投送大质量单任务模块均衡调节流程图； 图7-a是投送大质量单任务模块均衡调节方法说明图(一)，图7-b是投送大质量单任务模块均衡调节方法说明图(二)； 图8是投送大质量单任务模块均衡调节系统纵剖面结构图； 图9是投送大质量单任务模块均衡调节系统横剖面结构图； 图10是三舱结构及电磁铁布局图； 图11是各负载及浮力材料横纵面视图。 具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。 图1是本专利技术的方法流程图，本专利技术包括以下几个部分：任务模块负载投送事件集合Σ1；浮力均衡调整应答方案集合Σ2；浮力均衡控制器；应急浮力微调系统；单模块大质量负载投送实现；多模块负载投送实现，运动控制机，任务控制机，带有电磁铁布局的舱室隔板，可拆卸的浮力材料及任务负载模块。 任务模块负载投送事件集合Σ1是指，根绝AUV不同任务所搭载的不同任务负载模块，建立一个任务负载模块资料集合。集合中包含大部分任务负载模块，例如：定位声纳，水听器，信标等水下监测设备。每种任务负载模块构成一个离散事件。每个离散事件所包含的内容有：模块质量，模块大小，模块的重心位置，模块用途，投送时间和方式。这个集合通过添加每次任务中新的任务负载模块的信息数据得以更新，也方便已知负载情况的任务中查找浮力材料配置方案。 浮力均衡调整应答方案集合Σ2是指，针对AUV作业时搭载的不同任务负载模块，选择不同的浮力材料配置方案。其配置方案所需要考虑的内容包含所提供浮力大小，浮心位置，浮力材料数量，及投送方式。将常用的配置方案汇集成一个浮力均衡调整应答方案集合。这个集合通过添加每次任务中新的浮力材料的详细参数得以更新，也方便已知参数的任务中提取应答方案。 浮力均衡控制器是指，当AUV在水下作业需要投送负载时，浮力均衡控制器会根据预设 置的任务负载的数据，浮力材料配置的方案，相应的任务计划及航行器自身状态对航行器的均衡进行控制。包括：预置计划部分及非预置自动调节部分。具体情况如下： (1)预置计划部分，根据初始定义，负载投送时，航行器相应地投送计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下无人航行器负载投送后快速均衡调节方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：AUV任务控制机根据读取到的当前任务负载投送事件，选择当前任务负载投送事件对应的浮力均衡配置方案，AUV任务控制机内存储有任务负载投送事件集合Σ1和浮力均衡调整投送方案集合Σ2，任务负载投送事件集合Σ1包括每个负载投送事件的任务负载质量、大小、重心位置、用途、投送时间和投送方式，浮力均衡调整投送方案集合Σ2包括针对每个任务负载投送事件所制定的浮力均衡配置方案，浮力均衡配置方案要求为：任务负载和一个或者几个浮力材料的总合力为零、或者微正浮力；步骤二：AUV任务控制机将当前任务负载投送事件和其对应的浮力均衡配置方案传送给AUV运动控制机，AUV运动控制机投送当前任务负载，并释放对应的浮力均衡配置方案中的浮力材料；步骤三：判断AUV的纵倾角是否达到满足继续作业的要求，如果没有达到要求，释放应急浮力材料进行浮力微调，直到满足要求为止；步骤四：AUV任务控制机继续读取任务，如果当前任务为任务负载投送事件，则重复步骤一～步骤三，否则完成操作。

【技术特征摘要】
1.一种水下无人航行器负载投送后快速均衡调节方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤一：AUV任务控制机根据读取到的当前任务负载投送事件，选择当前任务负载投送事件
对应的浮力均衡配置方案，AUV任务控制机内存储有任务负载投送事件集合Σ1和浮力均衡调
整投送方案集合Σ2，任务负载投送事件集合Σ1包括每个负载投送事件的任务负载质量、大小、
重心位置、用途、投送时间和投送方式，浮力均衡调整投送方案集合Σ2包括针对每个任务负
载投送事件所制定的浮力均衡配置方案，浮力均衡配置方案要求为：任务负载和一个或者几
个浮力材料的总合力为零、或者微正浮力；
步骤二：AUV任务控制机将当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：严浙平，刘一博，张宏瀚，张伟，周佳佳，郝冰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23