【技术实现步骤摘要】
海底地层空间钻进机器人导航方法、系统及电子设备
[0001]本专利技术涉及钻进机器人导航
，特别是涉及一种海底地层空间钻进机器人导航方法、系统、电子设备及存储介质。
技术介绍
[0002]近年来，人类对海洋资源的勘探、开发和利用不断深入。自2000年来，中国海上油气项目所产出的石油产量占世界石油产量的30％，所产出的天然气产量占世界天然气产量的27％。海洋油气资源的勘探始终是一项战略性任务。深海多金属结核主要由沉淀的铁和锰氧化物组成，镍、钴、铜、钛和稀土等金属元素吸附在其上，深海多金属结核包含了大量关键金属元素，它的勘探与开采工作也十分重要。
[0003]针对深海地层空间的勘探、开发与利用，许多研究人员都设计了可以在海底地层空间作业的各种新型深海地层钻进机器人。这些机器人采用仿生结构设计，可在地层中实现蠕动爬行与挖掘作业。在钻进运动时，它们都表现得十分优异。尽管这些机器人都具备了优异的钻进性能，但是机器人在实际作业时，往往需要导航系统引导，钻进到地层空间的特定位置以执行勘探或者开发任务。因此，研制出一种可用于海底地层空间钻进机器人的导航系统，将填补海底地层空间导航领域技术设备的空白，具有广泛的应用场景和重要的战略意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种海底地层空间钻进机器人导航方法、系统、电子设备及存储介质，以解决钻进机器人在海底地层空间作业时的导航问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种海底地层空间钻进机器人导...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海底地层空间钻进机器人导航方法，其特征在于，包括：获取海底地层空间钻进机器人运动时传感器阵列采集的数据信息以及所述钻进机器人在海底地层空间中的作业任务；所述传感器阵列包括安装在所述钻进机器人各体节上的多个惯性测量单元IMU以及安装在所述钻进机器人尾部拖缆上的长度传感器；所述传感器阵列采集的数据信息包括所述惯性测量单元采集的所述钻进机器人各体节的IMU数据信息以及所述长度传感器采集的所述钻进机器人尾部拖缆的长度信息；所述钻进机器人在海底地层空间中的作业任务包括所述钻进机器人在所述海底地层空间中的释放点和作业点；对所述数据信息进行降噪处理，生成降噪后的数据信息；根据所述降噪后的数据信息计算所述钻进机器人各体节的姿态；所述钻进机器人各体节的姿态包括所述钻进机器人头部体节的姿态；根据所述钻进机器人头部体节的姿态计算所述钻进机器人在海底地层空间中的位置；根据所述钻进机器人在海底地层空间中的作业任务构建障碍物栅格地图；根据所述障碍物栅格地图，基于蚁群优化算法规划所述钻进机器人的最优避障运动路径；根据所述钻进机器人各体节的姿态、所述钻进机器人在海底地层空间中的位置以及所述最优避障运动路径对所述钻进机器人进行导航，使所述钻进机器人沿所述最优避障运动路径从所述释放点运动至所述作业点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述数据信息进行降噪处理，生成降噪后的数据信息，具体包括：将所述数据信息输入到基于卡尔曼滤波算法的滤波器中，对所述数据信息进行降噪处理，生成降噪后的数据信息；所述降噪后的数据信息包括降噪后的IMU数据信息和降噪后的长度信息；所述IMU数据信息包括所述钻进机器人各体节的加速度和磁强度；所述长度信息包括所述钻进机器人尾部拖缆的长度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述降噪后的数据信息计算所述钻进机器人各体节的姿态，具体包括：根据所述钻进机器人各体节的加速度和磁强度，采用公式和计算所述钻进机器人各体节的姿态；所述钻进机器人各体节的姿态通过各体节的偏航角ψ、俯仰角θ和滚转角φ来表示；其中a
x
、a
y
、a
z
分别表示在x、y、z方向上的加速度；m
x
、m
y
、m
z
分别表示在x、y、z方向上的磁强度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述钻进机器人头部体节的姿态计算所述钻进机器人在海底地层空间中的位置，具体包括：根据所述钻进机器人头部体节的姿态计算由载体系到导航系的旋转矩阵；根据所述旋转矩阵计算所述钻进机器人头部体节在导航系中的加速度；根据所述钻进机器人头部体节在导航系中的加速度以及所述钻进机器人尾部拖缆的长度，计算所述钻进机器人在海底地层空间中的位置。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述钻进机器人在海底地层空间中的作业任务构建障碍物栅格地图，具体包括：
当携带所述钻进机器人的基站坐底后，通过所述基站上搭载的地层剖面仪扫描并获取经过所述释放点和作业点且垂直于地...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，林型双，张培豪，翁子欣，高巧玲，葛勇强，乐晓凌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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