一种水下机器人避障方法与流程

本发明涉及水下机器人，具体为一种水下机器人避障方法。

背景技术：

1、引水隧洞是在核电引水、水利及水电工程以及其他特殊引水过程中最为常见的一种结构。这些隧洞在运行若干时间之后，普遍存在需要在有水环境下开展检测、海洋生物以及沉积泥沙等清理工作。

2、现有方案中水下机器人在工作作业中只能按照程序或人工事先设定好的路线行进，通过搭载的探测设备等来检测障碍物以防止碰撞的发生。在检测到障碍物后，需要对行进路线进行重新规划，重新规划行进路线需要较多的时间，在这个过程中水下机器人处于停机的状态，使用效率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水下机器人避障方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水下机器人避障方法，包括如下步骤：

3、s1、建立水下隧洞的三维模型，并搭建水下机器人的简化模型；

4、s2、确定水下机器人在隧洞内的起始位置与终点位置，并规划机器人的初始路径；

5、s3、对初始路径上设置若干个中转点，按照行进顺序依次对中转点进行标号，将初始路径按照中转点划分为若干个分段路径；

6、s4、机器人进入水下，在行进过程中获取环境信息，并向管理平台实时反馈环境信息以及位置信息；

7、s5、机器人按照步骤s3中所确认的分段路径行进，在行进过程中探测前方的行进路线上是否存在障碍物；

8、s6、机器人检测到行进路线上出现障碍物时，停止行进，并反馈距离所探测到障碍物的距离至管理平台；

9、s7、管理平台对障碍物进行建模，并根据所建立的障碍物模型与机器人的简化模型，重新对分段路径进行优化；

10、s8、对步骤s7中所建立的障碍物模型进行保存记录，用于后续使用时的初始路径的规划。

11、优选的，所述步骤s1中，根据水下隧洞的建造数据，搭建水下隧洞、水下机器人等比例的三维模型；所述水下机器人的简化模型简化为方形。

12、优选的，所述步骤s2中，根据水下机器人在隧洞内的起始位置与终点位置，结合隧洞的建筑结构，选择形成最短的距离作为初始路径。

13、优选的，所述步骤s3中，所述中转点设置数量为10～15个，相邻中转点之间距离的差距不超过10％；且在每个分段路径中，转弯不超过三个。

14、优选的，所述步骤s4中，水下机器人上搭设有高清摄像头、三维图像声呐来采集环境信息，所述高清摄像头安装在防抖云台上，且高清摄像头配套设置有照明光源；所述水下机器人上搭建有陀螺仪、多普勒计程仪、高度计、深度计传感器来采集位置信息。

15、优选的，所述步骤s5中，机器人按照中转点顺序行进，并且每到达一个中转点后，向管理平台反馈达到信息，并更换分段路径行进。

16、优选的，所述步骤s6中，机器人通过激光测距仪检测距离障碍物的距离，通过所搭载的高清摄像头、三维图像声呐扫描障碍物尺寸轮廓，用于后续搭建模型。

17、优选的，所述步骤s7中，水下机器人根据优化后的路径行进过程中，在绕过障碍物后向管理平台反馈成功绕过的信息。

18、优选的，所述步骤s8中，将障碍物模型与步骤s1中所建立的水下隧洞的三维模型进行结合，将其作为隧洞的建筑结构，最后更新水下隧洞的三维模型。

19、优选的，所述水下机器人与管理平台之间的连接方式为网络连接、蓝牙连接、zigbee连接中的一种。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所提供的避障方法，通过对行进路线按照行驶方向进行分段，从而在检测到障碍物时，不需要对全段路线进行重新规划，有效节约了路线的规划时间，降低了机器人的停机工作时间，大幅度提高其工作效率。

技术特征：

1.一种水下机器人避障方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于：所述步骤s1中，根据水下隧洞的建造数据，搭建水下隧洞、水下机器人等比例的三维模型；所述水下机器人的简化模型简化为方形。

3.根据权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于：所述步骤s2中，根据水下机器人在隧洞内的起始位置与终点位置，结合隧洞的建筑结构，选择形成最短的距离作为初始路径。

4.根据权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述中转点设置数量为10～15个，相邻中转点之间距离的差距不超过10％；且在每个分段路径中，转弯不超过三个。

5.根据权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于：所述步骤s4中，水下机器人上搭设有高清摄像头、三维图像声呐来采集环境信息，所述高清摄像头安装在防抖云台上，且高清摄像头配套设置有照明光源；所述水下机器人上搭建有陀螺仪、多普勒计程仪、高度计、深度计传感器来采集位置信息。

6.根据权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于：所述步骤s5中，机器人按照中转点顺序行进，并且每到达一个中转点后，向管理平台反馈达到信息，并更换分段路径行进。

7.根据权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于：所述步骤s6中，机器人通过激光测距仪检测距离障碍物的距离，通过所搭载的高清摄像头、三维图像声呐扫描障碍物尺寸轮廓，用于后续搭建模型。

8.根据权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于：所述步骤s7中，水下机器人根据优化后的路径行进过程中，在绕过障碍物后向管理平台反馈成功绕过的信息。

9.根据权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于：所述步骤s8中，将障碍物模型与步骤s1中所建立的水下隧洞的三维模型进行结合，将其作为隧洞的建筑结构，最后更新水下隧洞的三维模型。

10.根据权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于：所述水下机器人与管理平台之间的连接方式为网络连接、蓝牙连接、zigbee连接中的一种。

技术总结本发明涉及水下机器人技术领域，具体公开了一种水下机器人避障方法，包括如下步骤：S1、建立水下隧洞、水下机器人的三维模型；S2、根据水下机器人在隧洞内的起始位置与终点位置规划机器人的初始路径；S3、对初始路径上设置若干个中转点，将初始路径按照中转点划分为若干个分段路径；S4、机器人在行进过程中获取环境信息，并向管理平台实时反馈环境信息以及位置信息；S5、机器人按照分段路径行进，在行进过程中探测行进路线上是否存在障碍物；S6、机器人检测到行进路线上出现障碍物时，停止行进，并反馈距离所探测到障碍物的距离至管理平台；S7、对障碍物进行建模，重新对分段路径进行优化；S8、对步骤S7中所建立的障碍物模型进行保存记录。技术研发人员：金国龙,张永来,徐康迪,胡世南,陈懿,李鸿桥,康靖宇受保护的技术使用者：中船第九设计研究院工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15