一种水下机器人的定位方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种水下机器人的定位方法、装置、设备及存储介质，属于船舶清洗技术领域。它解决了现有机器人在水下定位不精确等问题。本水下机器人的定位方法包括以下步骤：S1：在船舶一侧的水底布置信标装置；S2：机器人的腹部固设有水声定位基阵，机器人翻转使腹部朝上浮出水面，GPS天线露出水面，水声定位基阵朝下没入水中；S3：以信标装置的位置为圆心，机器人作圆周运动，由GPS为机器人提供位置信息，通过水声定位基阵获得信标装置的信息；S4：机器人下潜，靠近船壁并获取机器人的位置；S5：系统设有作业起始点的坐标，驱动机器人行进至起始点；S6：机器人对船壁进行清洗作业直至行进至终止点。本发明专利技术具有定位精确等优点。

A Location Method, Device, Equipment and Storage Medium for Underwater Vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种水下机器人的定位方法、装置、设备及存储介质
本专利技术属于船舶清洗
，特别涉及一种水下机器人的定位方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
水下定位技术对各种类型的水下机器人都是极其关键的核心技术之一，不同类型的应用有不同方法，以及不同的精度要求。通常而言，在精度不高的时候，采用GPS初始定位，水下工作时应用惯性导航系统或、普勒计程仪或其组合方式定位，长时间工作后，再浮上水面应用GPS进行校正一次，消除定位系统的累计误差。水下清洗机器人在船壁区域往复行走进行清洗作业，行进速度慢，如果采用惯性导航系统，则需要该惯性导航系统精度非常高，清洗作业过程中产生的震动对于惯性导航系统而言带来较大的干扰，导致惯性导航输出不能准确反映机器人的运动特性。此外，水下机器人在清洗过程中如果浮出水面进行定位，将很难再次回到中断作业点继续进行清洗作业。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种定位精确且全程定位的水下机器人的定位方法、装置、设备及存储介质。本专利技术的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种水下机器人的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：布放信标：在待清洗船舶的一侧布置信标装置，信标装置在重力的作用下到达水底；S2：布放水下机器人：水下机器人的腹部固设有水声定位基阵，水下机器人翻转使腹部朝上，浮出水面，GPS天线露出水面，水声定位基阵朝下没入水中；S3：信标校准：以布置信标装置的位置为圆心，水下机器人在水面作圆周运动，由GPS为机器人提供位置信息，通过水声定位基阵获得信标装置的绝对坐标和深度信息；S4：水下机器人作业准备：水下机器人下潜，调整恣态，靠近船壁，并获取水下机器人的当前位置；S5：水下机器人行进至作业起始点：系统预设有水下机器人作业起始点的位置坐标，系统对比起始点位置与机器人的当前位置，驱动水下机器人行进至起始点；S6：水下机器人作业至终止点：水下机器人对船壁进行清洗作业，系统预设有水下机器人清洗路径，信标装置实时获取水下机器人的位置直至水下机器人行进至作业终止点。本专利技术的工作原理：首先在船舶的侧部布置信标装置，然后使水下机器人漂浮于水面上，以信标装置为圆心，绕信标装置作圆周运动，通过水声定位基阵获取信标装置的绝对坐标和深度信息，然后水下机器人靠近船壁，根据预设的作业起始点坐标和水下机器人当前位置坐标，控制水下机器人运行至作业起始点，水下机器人按照预设的路径进行清洗作业，直至水下机器人行进至作业终止点。水下机器人全程都能根据信标装置进行定位，不会受船壁震动以及其他环境因素的干扰，避免了现有水下机器人在定位偏差之后需要浮出水面重新定位而很难再次回到中断作业点继续进行清洗作业的问题。在上述的水下机器人的定位方法中，水下机器人特指于船壁清洗机器人。在上述的水下机器人的定位方法中，所述的信标装置的布置位置位于船舶正横方向且距离为4倍船宽。在上述的水下机器人的定位方法中，水下机器人在水面作圆周运动的半径为10米。在上述的水下机器人的定位方法中，所述的水声定位基阵为超短基水声位定基阵。在上述的水下机器人的定位方法中，所述的信标装置包括依次连接的浮球、绳索、定位信标、锚索、锚，所述的锚用于使信标装置下沉并固定于水底，所述的浮球用于提供浮力并使信标悬浮于水中，所述浮球提供的浮力值大于定位信标和水声释放器重量之和，所述浮球提供的浮力值小于定位信标、锚索、锚重量之和。在上述的水下机器人的定位方法中，所述的定位信标与锚索之间连接有水声释放器，所述的水声释放器用于实现定位信标与锚索的分离。本专利技术的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种水下机器人的定位装置，用于布放信标的装置：在待清洗船舶的一侧布置信标装置，信标装置在重力的作用下到达水底；用于布放水下机器人的装置：水下机器人的腹部固设有水声定位基阵，水下机器人翻转使腹部朝上，浮出水面，GPS天线露出水面，水声定位基阵朝下没入水中；用于信标校准的装置：以布置信标装置的位置为圆心，驱动水下机器人在水面作圆周运动，由GPS为机器人提供位置信息，通过水声定位基阵获得信标装置的绝对坐标和深度信息；用于驱动水下机器人进行作业准备的装置：水下机器人下潜，调整恣态，靠近船壁，并获取水下机器人的当前位置；用于驱动水下机器人行进至作业起始点装置：系统预设有水下机器人作业起始点的位置坐标，系统对比起始点位置与机器人的当前位置，驱动水下机器人行进至起始点；用于驱动水下机器人作业至终止点的装置：水下机器人对船壁进行清洗作业，系统预设有水下机器人清洗路径，信标装置实时获取水下机器人的位置直至水下机器人行进至作业终止点。本专利技术的第三个目的可通过下列技术方案来实现：一种水下机器人的定位设置，包括：水下机器人；信标装置；一个或多个处理器；存储器，以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行以下步骤：S1：布放信标：在待清洗船舶的一侧布置信标装置，信标装置在重力的作用下到达水底；S2：布放水下机器人：水下机器人的腹部固设有水声定位基阵，水下机器人翻转使腹部朝上，浮出水面，GPS天线露出水面，水声定位基阵朝下没入水中；S3：信标校准：以布置信标装置的位置为圆心，水下机器人在水面作圆周运动，由GPS为机器人提供位置信息，通过水声定位基阵获得信标装置的绝对坐标和深度信息；S4：水下机器人作业准备：水下机器人下潜，调整恣态，靠近船壁，并获取水下机器人的当前位置；S5：水下机器人行进至作业起始点：系统预设有水下机器人作业起始点的位置坐标，系统对比起始点位置与机器人的当前位置，驱动水下机器人行进至起始点；S6：水下机器人作业至终止点：水下机器人对船壁进行清洗作业，系统预设有水下机器人清洗路径，信标装置实时获取水下机器人的位置直至水下机器人行进至作业终止点。在上述的水下机器人的定位设备中，水下机器人特指于船壁清洗机器人。在上述的水下机器人的定位设备中，所述的信标装置的布置位置位于船舶正横方向且距离为4倍船宽。在上述的水下机器人的定位设备中，水下机器人在水面作圆周运动的半径为10米。在上述的水下机器人的定位设备中，所述的水声定位基阵为超短基水声位定基阵。在上述的水下机器人的定位设备中，所述的信标装置包括依次连接的浮球、绳索、定位信标、锚索、锚，所述的锚用于使信标装置下沉并固定于水底，所述的浮球用于提供浮力并使信标悬浮于水中，所述浮球提供的浮力值大于定位信标和水声释放器重量之和，所述浮球提供的浮力值小于定位信标、锚索、锚重量之和。在上述的水下机器人的定位设备中，所述的定位信标与锚索之间连接有水声释放器，所述的水声释放器用于实现定位信标与锚索的分离。本专利技术的第四个目的可通过下列技术方案来实现：一种存储设置，存储有与水下机器人和信标装置结合使用的计算机程序，所述的机算机程序可被处理器执行以完成以下步骤：S1：布放信标：在待清洗船舶的一侧布置信标装置，信标装置在重力的作用下到达水底；S2：布放水下机器人：水下机器人的腹部固设有水声定位基阵，水下机器人翻转使腹部朝上，浮出水面，GPS天线露出水面，水声定位基阵朝下没入水中；S3：信标校准：以布置信标装置的位置为圆心，水下机器人在水面作圆周运动，由GPS为机器人提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下机器人的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：布放信标：在待清洗船舶(1)的一侧布置信标装置(2)，信标装置(2)在重力的作用下到达水底；S2：布放水下机器人(3)：水下机器人(3)的腹部固设有水声定位基阵(4)，水下机器人(3)翻转使腹部朝上，浮出水面，GPS天线(5)露出水面，水声定位基阵(4)朝下没入水中；S3：信标校准：以布置信标装置(2)的位置为圆心，水下机器人(3)在水面作圆周运动，由GPS为机器人提供位置信息，通过水声定位基阵(4)获得信标装置(2)的绝对坐标和深度信息；S4：水下机器人(3)作业准备：水下机器人(3)下潜，调整恣态，靠近船壁，并获取水下机器人(3)的当前位置；S5：水下机器人(3)行进至作业起始点：系统预设有水下机器人(3)作业起始点的位置坐标，系统对比起始点位置与机器人的当前位置，驱动水下机器人(3)行进至起始点；S6：水下机器人(3)作业至终止点：水下机器人(3)对船壁进行清洗作业，系统预设有水下机器人(3)清洗路径，信标装置(2)实时获取水下机器人(3)的位置直至水下机器人(3)行进至作业终止点。

【技术特征摘要】
1.一种水下机器人的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：布放信标：在待清洗船舶(1)的一侧布置信标装置(2)，信标装置(2)在重力的作用下到达水底；S2：布放水下机器人(3)：水下机器人(3)的腹部固设有水声定位基阵(4)，水下机器人(3)翻转使腹部朝上，浮出水面，GPS天线(5)露出水面，水声定位基阵(4)朝下没入水中；S3：信标校准：以布置信标装置(2)的位置为圆心，水下机器人(3)在水面作圆周运动，由GPS为机器人提供位置信息，通过水声定位基阵(4)获得信标装置(2)的绝对坐标和深度信息；S4：水下机器人(3)作业准备：水下机器人(3)下潜，调整恣态，靠近船壁，并获取水下机器人(3)的当前位置；S5：水下机器人(3)行进至作业起始点：系统预设有水下机器人(3)作业起始点的位置坐标，系统对比起始点位置与机器人的当前位置，驱动水下机器人(3)行进至起始点；S6：水下机器人(3)作业至终止点：水下机器人(3)对船壁进行清洗作业，系统预设有水下机器人(3)清洗路径，信标装置(2)实时获取水下机器人(3)的位置直至水下机器人(3)行进至作业终止点。2.根据权利要求1所述的一种水下机器人的定位方法，其特征在于，所述的水下机器人(3)特指于船壁清洗机器人。3.根据权利要求1所述的一种水下机器人的定位方法，其特征在于，所述的信标装置(2)的布置位置位于船舶(1)正横方向且距离为4倍船宽。4.根据权利要求1所述的一种水下机器人的定位方法，其特征在于，水下机器人(3)在水面作圆周运动的半径为10米。5.根据权利要求1所述的一种水下机器人的定位方法，其特征在于，所述的水声定位基阵(4)为超短基水声位定基阵。6.根据权利要求1所述的一种水下机器人的定位方法，其特征在于，所述的信标装置(2)包括依次连接的浮球(6)、绳索(7)、定位信标(8)、锚索(9)、锚(10)，所述的锚(10)用于使信标装置(2)下沉并固定于水底，所述的浮球(6)用于提供浮力并使信标悬浮于水中，所述浮球(6)提供的浮力值大于定位信标(8)和水声释放...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔维成，宋长会，沙金余，陈浩，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33