恭喜江蘇科技大學喬祥龍獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜江蘇科技大學申請的專利一種大橋勘測水下機器人的控制方法及系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114859900B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210409114.6,技術領域涉及:G05D1/43;該發明授權一種大橋勘測水下機器人的控制方法及系統是由喬祥龍;劉文婷;劉志強;袁祥;孫燕語;鮑嘉棋;劉碩;周楓設計研發完成,并于2022-04-19向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種大橋勘測水下機器人的控制方法及系統在說明書摘要公布了:本發明公開了一種大橋勘測水下機器人的控制方法及系統,具體步驟為:1投放水下機器人至大橋水下勘測區域;獲取水下勘測區域的圖像數據、環境信息數據、水下機器人位置數據傳輸至人機交互模塊;2人機交互模塊根據獲取的數據信息,規劃最佳勘測航線;3水下機器人按照最佳勘測航線運動;運動過程中,人機交互模塊根據獲取水下機器人當前所在區域的環境信息數據,判斷當前所處勘測區域內包含障礙物的情況;若包含障礙物的總面積與勘測區域整體面積之比小于預設值,則不采取避障措施,否則,采取避障措施;4水下機器人到達待測目標點后,啟動水下拍攝裝置,獲取水下大橋圖像信傳輸至人機交互模塊后返航。
本發明授權一種大橋勘測水下機器人的控制方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種大橋勘測水下機器人的控制方法,其特征在于,包括以下步驟:1將水下機器人投放至大橋水下勘測區域;通過安裝于水下機器人上的聲吶探測裝置、立體視覺裝置、水下拍攝裝置、傳感器獲取水下勘測區域的圖像數據、環境信息數據、水下機器人位置數據;所述的環境信息數據包括當前所處勘測區域的壓力、濕度、障礙物的圖像與紅外線數據;將以上獲取的數據傳輸至人機交互模塊;2人機交互模塊根據獲取的數據信息,以人機交互模塊所在位置為原點建立全局空間坐標系,獲取待測目標與水下機器人的位置坐標,規劃最佳勘測航線;3人機交互模塊依據獲取的環境信息數據判斷當前流域壓力、濕度是否處于預設閾值范圍內,若處于預設閾值范圍內表明當前適合執行勘探任務,人機交互模塊向水下機器人發送執行指令,水下機器人按照最佳勘測航線運動;水下機器人在運動過程中,人機交互模塊根據實時獲取水下機器人當前所在區域的環境信息數據,判斷當前所處勘測區域內包含障礙物的情況;若當前所處勘測區域內包含障礙物的總面積與勘測區域整體面積之比小于預設值,則不采取避障措施,繼續沿當前的勘測航線運動,否則,采取避障措施,實時調整勘測的路線;避障措施具體為:3.1定義水下機器人前進方向安全距離為Safed1,水下機器人兩側方向安全距離為Safed2,水下機器人身長為L;Safed1、Safed2與L之間的關系為:Safed1=2Safed2;1.5LSafed2L;3.2根據聲吶探測裝置獲取水下機器人與當前所處勘測區域障礙物中最短的距離d,判斷:a當dSafed1時,表明障礙物對水下機器人的運動不產生影響,不采取避障措施;b當Safed1dSafed2時,表明障礙物距離水下機器人距離較遠,對水下機器人的運動有輕微影響;構造基于障礙物的避障函數: 式中,Vs為水下機器人體積,so為障礙物面對水下機器人的面積,vs為水下機器人運動速度,f為擾流因子;若表明不會發生碰撞,不采取避障措施;否則,需進一步調整水下機器人的勘測的路線:首先,將水下機器人初始釋放點與待測目標點的連線作為判斷線,定義水下機器人與待測目標點的連線與豎直方向的夾角為α,定義前進途中遇到的障礙物與水下機器人的連線與豎直方向的夾角為β;定義障礙物夾角為α-β,當時,則為前側右向障礙;時,則為前側左向障礙;其次,定義障礙因子函數為:式中,x為當前水下機器人所在位置坐標,xi為第i個障礙物的位置坐標;q2x,xi為水下機器人所在位置坐標與第i個障礙物的位置坐標距離的平方,n為前進途中遇到的障礙物的數量;定義與水下機器人當前所處位置距離最近的障礙物為j,判斷出第j個障礙物之前已經經過的所有障礙物中屬于前側右側障礙的障礙物,將此類障礙物采用障礙因子函數計算公式計算得到第j個障礙物之前已經經過的所有障礙物中屬于前側左側障礙的障礙物,將此類障礙物采用障礙因子函數計算公式計算得到當時,以水下機器人當前位置為參考點,子目標點位于距離為h,方向為的位置;當時,以水下機器人當前位置為參考點,子目標點位于距離為h,方向為的位置;水下機器人判斷出子目標點位置,水下機器人當前位置與確定的子目標點的連線即為經過調整后的避障運動軌跡;c當LdSafed2時,表明障礙物距離水下機器人距離較近,對水下機器人的運動有較大影響;采用上述進一步調整水下機器人的勘測的路線的方法進行避障;4水下機器人到達待測目標點后,啟動水下拍攝裝置,獲取水下大橋圖像信息傳輸至人機交互模塊后返航。
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