基于超声波雷达的水下机器人路径规划方法及水下机器人技术

本发明专利技术提供了一种基于超声波雷达的水下机器人路径规划方法及水下机器人，用于对水下机器人在池底的水下行驶路径进行规划，路径规划方法包括水下机器人放入池底的任意位置；水下机器人启动，就近寻找并行驶至池边靠墙位置；定义池边靠墙位置为初始位置，水下机器人沿池底池边行驶；将水下行驶路径与池底3D模型比对，判断水下机器人当前位置；以水下机器人当前位置为行驶原点，并基于池底3D模型将池底划分为多条依次连接的回形路径，完成水下机器人路径规划。本发明专利技术设计的路径规划方法能够实现池底的水下机器人准确定位、快速高效的进行作业、保证作业质量、减少水下机器人损耗的目的。的。的。

【技术实现步骤摘要】
基于超声波雷达的水下机器人路径规划方法及水下机器人


[0001]本专利技术属于智能机器人领域，涉及水下机器人路径规划设计技术，具体为一种基于超声波雷达的水下机器人路径规划方法及水下机器人。

技术介绍

[0002]水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人，例如水下扫地机器人，其在水下作业时都需要进行路径规划，以实现对游泳池、饲养池、处理池等池底进行全面覆盖，从而确保水全面、快速、高效的完成池底清洁作业。
[0003]水下机器人在进行清洁作业时以下问题：1.且由于是水下作业，机器人只能获取有限范围内的，因此当水下机器人放置于池内时，很难对机器人的位置进行准确判断，使得机器人无法按照预设的清扫模式对池底进行清洁，也无法判断是否对池底进行了全面的清扫，影响池底清扫质量；2.目前水下机器人的行驶路径多为S型、蛇形、直线型等，水下机器人在行驶过程中，转弯幅度较大，刹车情况较多，会对水下机器人造成较大的损耗而影响其寿命。
[0004]因此，亟需设计一种能够实现对池底的水下机器人准确定位、保证清洁质量、减少水下机器人损耗的路径规划方法。

技术实现思路

[0005]水下机器人由作业人员随机放入进入池底时，由于其处于水下环境，水下机器人难以获取其下放的准确位置，难以准确的进行路径规划，针对上述问题本专利技术设计了一种基于超声波雷达的水下机器人路径规划方法及水下机器人，其能够实现池底的水下机器人准确定位、快速高效的进行作业、保证作业质量、减少水下机器人损耗的目的。
[0006]根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供一种基于超声波雷达的水下机器人路径规划方法，用于对水下机器人在池底的水下行驶路径进行规划，包括以下步骤：
[0007]S1、水下机器人放入池底的任意位置；
[0008]S2、水下机器人启动，就近寻找并行驶至池边靠墙位置；
[0009]S3、定义池边靠墙位置为初始位置，水下机器人沿池底池边行驶；
[0010]S4、将S3中水下行驶路径与池底3D模型比对，判断水下机器人当前位置；
[0011]S5、以水下机器人当前位置为行驶原点，并基于池底3D模型将池底划分为多条依次连接的回形路径，完成水下机器人路径规划。
[0012]本专利技术设计的路径规划方法的原理是：首先，使水下机器人由放置位置就近寻找并行驶至池边靠墙位置，其次，水下机器人沿池底池边行驶一段距离或一周，并将水下行驶路径与池底3D模型比对，判断水下机器人的当前位置；最后，以当前位置为圆点，根据池底3D模型将池底划分为多条依次连接的回形路径，即可完成水下机器人路径规划。
[0013]进一步的，步骤S2中水下机器人启动，就近寻找并行驶至池边靠墙位置的一种方法，包括：
[0014]S201、水下机器人以S1中放置的位置为起点，向任意方向行驶；
[0015]S202、基于超声波雷达探头实时发出的超声波信号，寻找池边靠墙位置；
[0016]S203、超声波雷达探头未接收到反馈信号时，则未找到池边靠墙位置，水下机器人沿S201中路径继续行驶；当超声波雷达探头接收到反馈信号时，则找到池边靠墙位置，进入执行S204；
[0017]S204、寻找到池边靠墙位置后，调整水下机器人行驶方向，以最短距离向池边靠墙位置行驶直至行驶至池边靠墙位置。
[0018]进一步的，步骤S2中水下机器人启动，就近寻找并行驶至池边靠墙位置的另一种方法，包括：
[0019]S211、水下机器人以S1中放置的位置为起点；
[0020]S212、基于超声波雷达探头实时发出的超声波信号，寻找池边靠墙位置；
[0021]S213、超声波雷达探头未接收到反馈信号时，则未找到池边靠墙位置，水下机器人向任意方向行驶，并执行S212直至寻找到池边靠墙位置，进入执行S214；当超声波雷达探头接收到反馈信号时，则找到池边靠墙位置，进入执行S214；
[0022]S214、寻找到池边靠墙位置后，调整水下机器人行驶方向，以最短距离向池边靠墙位置行驶直至行驶至池边靠墙位置。
[0023]更进一步的，水下机器人寻找池边靠墙位置以及以最短距离行驶至池边靠墙位置的过程中，还包括：
[0024]实时获取水下机器人行驶时的当前方向角，并依据当前方向角与前一时刻方向角调整水下机器人行驶方向，使水下机器人的当前行驶方向与上一时刻行驶方向保持一致。
[0025]优选的，步骤S3中，水下行驶路径的距离与池底池边周长的比例为(0.2：1)～(2.0：1)。
[0026]进一步的，步骤S4中，池底3D模型的获取方法为：
[0027]根据池底池边轮廓在智能终端中预置生成，或实时采集水下机器人沿池底池边走形一周并实时测距及扫描后形成。
[0028]更进一步的，池底3D模型在智能终端中预置生成后，还对预置生成的池底3D模型进行评估；
[0029]评估方法为：使水下机器人沿池底池边行驶一周获取水下行驶路径，将采集的水下行驶路径与预置生成的池底3D模型进行匹配分析。
[0030]进一步的，步骤S5中，相邻回形路径之间具有0～20％的重叠度。
[0031]进一步的，步骤S5中在回形路径规划时，还根据池底3D模型，实时对水下机器人位置进行判断，获取水下机器人在池底的位置(即水下机器人与池底的相对位置)。
[0032]进一步的，步骤S5中在回形路径规划时，还实时获取水下机器人当前行走路径，并基于池底3D模型对水下机器人当前位置进行判断评估。
[0033]在本专利技术的一个改进实施例中，水下机器人路径规划方法还包括：
[0034]S61、基于池底3D模型和用户反馈，采用S5中方法对若干个池底重点区域规划回形路径。
[0035]在本专利技术的另一个改进实施例中，水下机器人路径规划方法还包括：
[0036]S62、对水下机器人路径规划结果进行评估，以及依据评价结果对水下机器人在池
底下一次水下行驶路径进行优化。
[0037]在本专利技术的一些实施例中，水下机器人路径规划结果评估方法为：智能终端的显示界面实时显示水下机器人的行驶路径，直至水下机器人完成水下路径规划；显示界面提供评价界面，用户依据水下路径规划结果进行评估。
[0038]在本专利技术的一些实施例中，显示界面上行驶路径的显示方法为：对池底3D模型格栅化处理，用不同显示方法对水下机器人已行驶路径和未行驶路径进行区分，基于已行驶路径和未行驶路径比例进行路径规划评估。
[0039]优选的，根据路径规划评估结果和/或用户需求，对水下机器人水下行驶路径进行优化。
[0040]优选的，所述水下机器人为泳池清洁机器人。
[0041]本专利技术的第二方面，提供了一种水下机器人，包括水下行驶路径规划系统，水下行驶路径规划系统用于在水下环境中，对水下机器人在池底的水下行驶路径规划。
[0042]本专利技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波雷达的水下机器人路径规划方法，其特征在于，用于对水下机器人在池底的水下行驶路径进行规划，包括以下步骤：S1、水下机器人放入池底的任意位置；S2、水下机器人启动，就近寻找并行驶至池边靠墙位置；S3、定义池边靠墙位置为初始位置，水下机器人沿池底池边行驶；S4、将S3中水下行驶路径与池底3D模型比对，判断水下机器人当前位置；S5、以水下机器人当前位置为行驶原点，并基于池底3D模型将池底划分为多条依次连接的回形路径，完成水下机器人路径规划。2.根据权利要求1所述的水下机器人路径规划方法，其特征在于，步骤S2中，水下机器人启动，就近寻找并行驶至池边靠墙位置的方法包括：S201、水下机器人以S1中放置的位置为起点，向任意方向行驶；S202、基于超声波雷达探头实时发出的超声波信号，寻找池边靠墙位置；S203、超声波雷达探头未接收到反馈信号时，则未找到池边靠墙位置，水下机器人沿S201中路径继续行驶；当超声波雷达探头接收到反馈信号时，则找到池边靠墙位置，进入执行S204；S204、寻找到池边靠墙位置后，调整水下机器人行驶方向，以最短距离向池边靠墙位置行驶直至行驶至池边靠墙位置。3.根据权利要求1所述的水下机器人路径规划方法，其特征在于，步骤S2中，水下机器人启动，就近寻找并行驶至池边靠墙位置的方法包括：S211、水下机器人以S1中放置的位置为起点；S212、基于超声波雷达探头实时发出的超声波信号，寻找池边靠墙位置；S213、超声波雷达探头未接收到反馈信号时，则未找到池边靠墙位置，水下机器人向任意方向行驶，并执行S212直至寻找到池边靠墙位置，进入执行S214；当超声波雷达探头接收到反馈信号时，则找到池边靠墙位置，进入执行S214；S214、寻找到池边靠墙位置后，调整水下...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵飞，赵冶，
申请(专利权)人：深圳众清人居科技有限公司，
类型：发明
国别省市：