CN107728627B - 水下机器人返航控制方法、计算机和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下机器人返航控制方法、计算机和存储介质，包括：当检测到光纤信号中断时，切换至自动返航模式，控制水下机器人维持当前航向和当前深度，当光纤信号重新连接，则切换至远程控制模式，当光纤信号未重新连接，则获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置；在当前水域位置为开阔水域时，根据第一返航模式控制水下机器人返航，当当前水域位置为输水管道时，根据第二返航模式控制水下机器人返航。在水下机器人的光纤信号中断后，控制水下机器人维持当前航向和当前深度，以避免水下机器人不可控而导致航行混乱，使得水下机器人的返航更为便捷和高效，避免水下机器人滞留在输水管道内，从而消除安全隐患。

Description

水下机器人返航控制方法、计算机和存储介质

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，特别是涉及水下机器人返航控制方法、计算机和存储介质。

背景技术

水下机器人在水下作业的过程中，由于作业环境的复杂性，经常存在自身脐带缆被不明物体缠住后不能解脱的情况，进而导致水下机器人的控制信号中断，导致水下机器人无法根据远程控制信号顺利返航。而如果水下机器人长时间滞留在输水管道内对整个电厂的生产存在重大的安全隐患。

目前水下机器人在光纤信号中断后，缺乏有效的自动返航控制方式，导致机器人无法顺利自动返航。

发明内容

基于此，有必要提供一种水下机器人返航控制方法、计算机和存储介质。

一种水下机器人返航控制方法，包括：

检测光纤信号是否中断，当检测到所述光纤信号中断时，切换至自动返航模式；

在所述自动返航模式下，控制所述水下机器人维持当前航向和当前深度；

检测所述光纤信号是否重新连接，当所述光纤信号重新连接，则切换至远程控制模式，当所述光纤信号未重新连接，则获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置；

在所述当前水域位置为开阔水域时，根据第一返航模式控制水下机器人返航，当所述当前水域位置为输水管道时，根据第二返航模式控制所述水下机器人返航。

在其中一个实施例中，所述检测所述光纤信号是否重新连接的步骤包括：

检测导引声呐的信号是否稳定，当所述导引声呐的信号不稳定时，则在第一预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接，当所述导引声呐的信号稳定时，则在第二预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接。

在其中一个实施例中，第二预设时间大于第一预设时间。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

检测供电电源是否中断，当所述供电电源中断时，开启备用电池。

在其中一个实施例中，所述根据第一返航模式控制水下机器人返航的步骤包括：

在所述第一返航模式下，控制所述水下机器人以定深的方式返航。

在其中一个实施例中，所述根据第一返航模式控制水下机器人返航的步骤包括：

在所述第一返航模式下，控制所述水下机器人以定高的方式返航。

在其中一个实施例中，在所述第一返航模式下，通过所述测距声呐检测所述水下机器人所处水域的深度，根据水下机器人所处水域的深度控制所述水下机器人以定深或者定高的方式返航。

在其中一个实施例中，所述获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置的步骤之前还包括：

控制脱缆电机解脱高压电缆与接线箱之间的连接线缆，控制释放电机将所述接线箱由水下机器人上卸载释放，控制光纤切割电机将光纤切断。

一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述方法的步骤。

上述水下机器人返航控制方法、计算机和存储介质，在水下机器人的光纤信号中断后，控制水下机器人维持当前航向和当前深度，以避免水下机器人不可控而导致航行混乱，并在水下机器人维持当前航向和当前深度时，对光纤信号进行重连，在对光纤信号的重连失败后，根据水下机器人所处的水域位置控制水下机器人进行返航，使得水下机器人的返航更为便捷和高效，避免水下机器人滞留在输水管道内，从而消除安全隐患。

附图说明

图1为一个实施例的水下机器人返航控制方法的流程示意图；

图2为另一个实施例的水下机器人返航控制方法的流程示意图；

图3A为另一个实施例的水下机器人返航控制方法的流程示意图；

图3B为另一个实施例的水下机器人返航控制方法的流程示意图；

图3C为另一个实施例的水下机器人返航控制方法的流程示意图；

图3D为另一个实施例的水下机器人返航控制方法的流程示意图；

图3E为另一个实施例的水下机器人返航控制方法的流程示意图；

图4为一个实施例中计算机的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

例如，一种水下机器人返航控制方法，包括：检测光纤信号是否中断，当检测到所述光纤信号中断时，切换至自动返航模式；在所述自动返航模式下，控制所述水下机器人维持当前航向和当前深度；检测所述光纤信号是否重新连接，当所述光纤信号重新连接，则切换至远程控制模式，当所述光纤信号未重新连接，则获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置；在所述当前水域位置为开阔水域时，根据第一返航模式控制水下机器人返航，当所述当前水域位置为输水管道时，根据第二返航模式控制所述水下机器人返航。

本实施例中，在水下机器人的光纤信号中断后，控制水下机器人维持当前航向和当前深度，以避免水下机器人不可控而导致航行混乱，并在水下机器人维持当前航向和当前深度时，对光纤信号进行重连，在对光纤信号的重连失败后，根据水下机器人所处的水域位置控制水下机器人进行返航，使得水下机器人的返航更为便捷和高效，避免水下机器人滞留在输水管道内，从而消除安全隐患。

具体地，该水下机器人设置有推进器，控制装置通过控制推进器工作，进而控制水下机器人的航行或返航。具体地，推进器的数量为多个，多个推进器分别在三个方向上为水下机器人提供动力，以使得该水下机器人能够改变航向。三个方向分别为水平方向上的X轴方向和Y轴方向，以及竖直方向上的Z轴方向，X轴方向与Y轴方向垂直，该推进器推进水下机器人航行，以及改变航向的驱动方式可采用现有技术实现，本实施例中不累赘描述。

在一个实施例中，如图1所示，提供一种水下机器人返航控制方法，包括：

步骤102，检测光纤信号是否中断，当检测到所述光纤信号中断时，切换至自动返航模式。

具体地，该光纤信号用于携带远程控制指令，该光纤信号由远程的控制设备发出，例如，该光纤信号由远程的控制设备通过光纤发送至水下机器人，水下机器人通过光纤与远程的控制设备连接，例如，该光纤信号为控制信号，该光纤信号用于控制水下机器人航行。

本实施例中，水下机器人如果遇到不明物体缠住后不能解脱的情况，容易导致水下机器人的控制信号中断，也就是光纤信号中断。此时，当检测到光纤信号中断时，控制装置将水下机器人切换至自动返航模式。

步骤104，在所述自动返航模式下，控制所述水下机器人维持当前航向和当前深度。

具体地，在切换至自动返航模式后，控制装置并不立即改变水下机器人的航行状态，而是维持切换自动返航模式前的航向和深度，使得水下机器人能够维持航行状态，即以当前状态的深度和航向值为期望值进入定深和定向模式，从而避免在通信中断状态下水下机器人处于不可控的状态。

步骤106，检测所述光纤信号是否重新连接，当所述光纤信号重新连接，则切换至远程控制模式，当所述光纤信号未重新连接，则获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置。

具体地，本步骤中，控制装置尝试恢复与远程的控制设备的连接，例如，控制装置通过光纤发送恢复通信请求，以重新接收光纤信号，或者说恢复光纤信号的接收。例如，检测是否重新接收到光纤信号，当重新接收到光纤信号时，则切换至远程控制模式，当无法接收到光纤信号，则获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置。

本实施例中，由自动返航模式切换至远程控制模式可以理解为在光纤信号恢复后，返回远程控制模式，也就是说，光纤信号恢复后，水下机器人能够根据远程的控制设备的控制信号进行航行或者返航，使得水下机器人能够准确高效地航行或者返航。而当无法恢复光纤信号，则根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置，以便根据当前水域位置控制水下机器人进行自动返航，也就是在没有远程的控制信号的情况下，控制装置控制水下机器人自动返航。

本实施例中，该水下机器人设置有测距声呐，测距声呐用于通过声呐信号测量障碍物的距离，从而使得控制装置能够根据障碍物的距离判定当前水域位置，该当前水域位置为水下机器人当前所处的水域位置。该水域位置包括开阔水域和输水管道，值得一提的是，开阔水域的障碍物较少或者障碍物的距离较大，而在输水管道中，障碍物较多，且障碍物的距离较小，空间较为密闭。

步骤108，在所述当前水域位置为开阔水域时，根据第一返航模式控制水下机器人返航，当所述当前水域位置为输水管道时，根据第二返航模式控制所述水下机器人返航。

本实施例中，控制装置根据水下机器人所处的水域位置，以与水域位置对应的返航模式控制水下机器人进行返航。

上述实施例中，在水下机器人的光纤信号中断后，控制水下机器人维持当前航向和当前深度，以避免水下机器人不可控而导致航行混乱，并在水下机器人维持当前航向和当前深度时，对光纤信号进行重连，在对光纤信号的重连失败后，根据水下机器人所处的水域位置控制水下机器人进行返航，使得水下机器人的返航更为便捷和高效，避免水下机器人滞留在输水管道内，从而消除安全隐患。

为了使得水下机器人能够准确返航，在一个实施例中，所述检测所述光纤信号是否重新连接的步骤包括：检测导引声呐的信号是否稳定，当所述导引声呐的信号不稳定时，则在第一预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接，当所述导引声呐的信号稳定时，则在第二预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接。例如，检测导引声呐的信号是否稳定，当所述导引声呐的信号不稳定时，则在第一预设时间内持续检测所述光纤信号是否重新连接，当所述导引声呐的信号稳定时，则在第二预设时间内持续检测所述光纤信号是否重新连接。其中，第二预设时间大于第一预设时间。

例如，检测导引声呐的信号是否稳定的步骤为：检测导引声呐的信号强度的波动范围是否小于预设范围，如是，则判定导引声呐的信号为稳定，否则，判定导引声呐的信号不稳定。例如，检测导引声呐的信号是否稳定的步骤为：检测导引声呐的信号强度是否大于预设强度，如是，则判定导引声呐的信号为稳定，否则，判定导引声呐的信号不稳定。具体地，当导引声呐的信号稳定，则表明导引声呐的信号强度较大，且波动范围较小，有利于为水下机器人提供稳定的导引信号，使得水下机器人能够准确返航。

本实施例中，控制装置尝试恢复与远程的控制设备的连接，根据导引声呐的信号是否稳定，在不同的时间内检测光纤信号是否重新连接，也就是检测是否恢复与远程的控制设备的连接。当导引声呐的信号稳定时，则在第一预设时间内持续检测光纤信号是否重新连接，相当于等待第一预设时间，在第一预设时间的等待过程中，检测光纤信号是否重新连接，如光纤信号重新连接则切换至远程控制模式；当导引声呐的信号不稳定时，则在第二预设时间内持续检测光纤信号是否重新连接，相当于等待第二预设时间，在第二预设时间的等待过程中，检测光纤信号是否重新连接，如光纤信号重新连接则切换至远程控制模式。

应该理解的是，由于第二预设时间的时间长度大于第一预设时间的时间长度，也就是说，控制装置在导引声呐的信号不稳定时的等待时间大于导引声呐的信号稳定时的等待时间，这样，使得水下机器人即使没有光纤信号的控制，也能够在稳定的导引声呐的信号引导下顺利返航，因此，在导引声呐稳定时，可以减小等待时间，以提高返航效率；而在导引声呐的信号不稳定时，则延长等待时间，使得水下机器人提高恢复与远程的控制设备的通信的几率，以便水下机器人能够在光纤信号的控制下顺利返航，提高返航精度。具体地，在等待的过程中，控制装置控制水下机器人维持当前航向和当前深度，以便控制装置能够精确检测导引声呐的信号，并且恢复与远程的控制设备的通信连接。

为了使得水下机器人能够在远程供电断开的情况下自动返航，在一个实施例中，所述方法还包括：检测供电电源是否中断，当所述供电电源中断时，开启备用电池。具体地，该供电电源设置在远端，例如，该供电电源通过高压电缆与水下机器人连接，例如，该供电电源通过高压电缆与水下机器人的接线箱连接，该供电电源用于通过高压电缆为水下机器人供电。当供电电源断开后，控制装置则将供电切换至备用电池，该备用电池用于为水下机器人供电，并且该备用电池设置在水下机器人内。通过该备用电池的供电，使得该水下机器人能够在远程的供电电源中断时，能够获得电能，进而实现自动返航。

在一个实施例中，所述获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置的步骤之前还包括：控制脱缆电机解脱高压电缆与接线箱之间的连接线缆，控制释放电机将所述接线箱由水下机器人上卸载释放，控制光纤切割电机将光纤切断。

本实施例中，在水下机器人被脐带缆束缚或者缠在水下不明物体时，水下机器人进入自动返航模式，或者说，控制装置将水下机器人的航行模式切换至自动返航模式，控制装置依次控制脱缆电机、释放电机和光纤切割电机，逐步将高压电缆与接线箱之间的连接释放，将接线箱从水下机器人上卸载，并将光纤切断，进而使得水下机器人不被脐带缆所束缚，使得水下机器人能够顺利航行。

为了精确判定水下机器人当前所处的水域位置，在一个实施例中，所述获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置的步骤包括：获取所述测距声呐在前、后、左、右、上和下六个方向的测量数据，当所述测距声呐在至少三个方向上测量到障碍物时，则判定所述当前水域位置为输水管道，当所述测距声呐在至多两个方向上测量到障碍物时，则判定所述当前水域位置为开阔水域。

具体地，水下机器人设置有六个方向的测距声呐，六个测距声呐分别用于向六个方向发射声呐信号并接收反射的信号，以测量障碍物的距离。六个方向包括前方、后方、左方、右方、上方和下方。应该理解的是，当障碍物的距离大于测距声呐的测量范围时，则该测距声呐的测量数据为0，可以理解为在该方向上不存在障碍物。具体地，测距声呐的测量范围为0.5m～20m，在测量范围内测量到障碍物时，则可测量到障碍物以及障碍物的距离，当在一个方向上水下机器人与障碍物的距离大于该测量范围时，则认为在该方向上没有障碍物。

当六个方向上的至少三个方向上测量到障碍物时，则控制装置判定水下机器人的当前水域位置为输水管道内，应该理解的是，由于输水管道内为密封空间，当水下机器人处于输水管道内时，其周围都存在输水管道的管道壁，因此，水下机器人在至少三个方向上能够探测到管道壁，例如，在三个方向、四个方向、五个方向或者六个方向上测量到障碍物，则控制装置判定当前水域位置为输水管道内。比如，当水下机器人处于输水管道内的中段时，水下机器人在上下左右四个方向都将探测到管道壁，而当水下机器人处于输水管道的转角处，则水下机器人在五个方向都将探测到管道壁。

当六个方向上至多两个方向上测量到障碍物时，则判定所述当前水域位置为开阔水域，例如，在一个方向上测量到障碍物，或者在两个方向上测量到障碍物，或者在六个方向上均未测量到障碍物，则判定水下机器人的当前水域位置为开阔水域。

通过精确判定水下机器人当前所处的水域位置，从而使得水下机器人进入自动返航模式，能够高效和准确地返航。

为了使得水下机器人能够在开阔水域能够精确高效地返航，在一个实施例中，所述根据第一返航模式控制水下机器人返航的步骤包括：在所述第一返航模式下，检测是否接收到导引声呐的信号，当接收到所述导引声呐的信号时，则根据所述导引声呐的信号控制所述水下机器人返航。

具体地，导引声呐的信号由导引声呐发出，例如，远程控制设备设置有导引声呐，控制装置用于通过接收导引声呐的信号，获取导引声呐的指引方向，进而获得水下机器人的返航方向，从而根据返航方向控制水下机器人返航。应该理解的是，由于开阔水域中，障碍物较少或者障碍物距离较远，因此，控制装置根据导引声呐确定了返航方向后即可控制水下机器人返航，而无需过多地躲避障碍物。

为了使得水下机器人能够在开阔水域快速返航，在一个实施例中，所述根据第一返航模式控制水下机器人返航的步骤包括：在所述第一返航模式下，控制所述水下机器人以定深的方式返航。在一个实施例中，所述根据第一返航模式控制水下机器人返航的步骤包括：在所述第一返航模式下，控制所述水下机器人以定高的方式返航。通过定深或定高的方式返航，使得水下机器人返航更为稳定，有利于提高返航效率。

例如，在所述第一返航模式下，通过测距声呐检测水下机器人的高度，通过压力传感器检测水下机器人的深度。具体地，水下机器人的高度即水下机器人与水底之间的距离，水下机器人的深度即水下机器人与水面之间的距离。当水下机器人采用定高方式航行时，则水下机器人在航行中的高度不变，即水下机器人在航行中与水底之间的距离不变；当水下机器人采用定深方式航行时，则水下机器人在航行中的深度不变，即水下机器人在航行中与水面之间的距离不变。

例如，在所述第一返航模式下，通过测距声呐检测水下机器人所处水域的深度，根据水下机器人所处水域的深度控制所述水下机器人以定深或者定高的方式返航。例如，当下机器人所处水域的深度大于或等于预设水深时，则控制水下机器人以定深的方式返航，当下机器人所处水域的深度小于预设水深时，则控制水下机器人以定高的方式返航，例如，预设水深为7m，即如果水深超过7m则自动定深5m返航，如果小于7m则自动定高2m返航。这样，能够避免水下机器人在返航过程中被障碍物所阻拦，进而提高水下机器人的返航效率。

为了使得水下机器人返航更为精确，例如，在所述第一返航模式下，通过陀螺仪获取当前航向，在当前航向与预设航线对应的航向的偏差大于第一预设角度时，则控制水下机器人的主推进器停止工作，并控制其他推进器对水下机器人的航向进行修正，直至当前航向与预设航线对应的航向的偏差小于第二预设角度时，启动主推进器继续返航。

例如，在所述第一返航模式下，通过压力传感器检测水下机器人的深度，在水下机器人的深度与定深的深度之间的偏差大于第一预设深度差时，则控制水下机器人的主推进器停止工作，并控制其他推进器对水下机器人的深度进行修正，直至当前航向与定深的深度之间的偏差小于第二预设深度差时，启动主推进器继续返航。

例如，在所述第一返航模式下，通过测距声呐检测水下机器人的高度，在水下机器人的高度与定高的高度之间的偏差大于第一预设高度差时，则控制水下机器人的主推进器停止工作，并控制其他推进器对水下机器人的高度进行修正，直至当前航向与定高的高度之间的偏差小于第二预设高度差时，启动主推进器继续返航。

本实施例中，在第一返航模式下的返航过程中当定向偏差大于20°或是定深/定高偏差超过2m时，停下主推进行修正，直到定向偏差小于5°，定深/定高偏差小于0.5m时，再次投入自动返航控制。这样，能够使得水下机器人返航过程中的航向以及深度、高度得到修正，使得返航更为精确。

在一个实施例中，所述根据第一返航模式控制水下机器人返航的步骤包括：当检测到所述导引声呐的信号的距离小于预设距离时，则控制所述水下机器人上浮。例如，当通过到导引声呐的信号检测到水下机器人与导引声呐之间的距离小于预设距离时，则控制所述水下机器人上浮。例如，当检测到所述导引声呐的信号的距离小于预设距离时，则控制所述水下机器人上浮至水面，在水下机器人上浮至水面后，关闭推进器。

具体地，该导引声呐处于返航的终点位置，控制装置通过该导引声呐的信号检测水下机器人与导引声呐之间的距离，该导引声呐位于返航的终点位置，因此，水下机器人与导引声呐之间的距离即为水下机器人与返航的终点位置的距离，当水下机器人距离返航的终点位置的距离小于预设距离时，表明水下机器人已经接近终点位置，因此，控制装置控制水下机器人竖直上浮，并上浮至水面，随后关闭推进器，使得该水下机器人能够被终点位置的工作人员所截取，避免水下机器人滞留在水中。

为了使得水下机器人在开阔水域中在没有导引声呐的情况下返航，在一个实施例中，所述根据第一返航模式控制水下机器人返航的步骤包括：当无法接收到所述导引声呐的信号时，则控制所述水下机器人竖直上浮。例如，在第一返航模式下，检测是否接收到导引声呐的信号，当未接收到所述导引声呐的信号时，则控制所述水下机器人竖直上浮。具体地，由于导引声呐距离较远，或者导引声呐的信号较弱，或者导引声呐的信号被遮挡而无法接收，控制装置无法通过导引声呐的信号控制水下机器人返航，因此，控制装置控制水下机器人原地竖直上浮，具体地，原地竖直上浮为在水下机器人的当前位置上，竖直上浮，例如，当无法接收到所述导引声呐的信号时，则控制所述水下机器人在水平方向上停止运动，而在竖直方向上朝上浮动，例如，控制所述水下机器浮动至水面。通过控制水下机器人浮动至水面，使得水下机器人能够被水面上的工作人员所截取，避免水下机器人滞留在水中。

在一个实施例中，所述根据第二返航模式控制所述水下机器人返航的步骤包括：在所述第二返航模式下，检测是否接收到导引声呐的信号，当接收到所述导引声呐的信号时，则根据所述导引声呐的信号控制所述水下机器人返航。例如，在所述第二返航模式下，检测是否接收到导引声呐的信号，当接收到所述导引声呐的信号时，则根据所述导引声呐的信号和测距声呐的信号控制所述水下机器人返航。

本实施例中，当水下机器人处于输水管道内时，控制装置用于通过接收导引声呐的信号，获取导引声呐的指引方向，进而获得水下机器人在输水管道内的返航方向，从而根据返航方向控制水下机器人在输水管道内返航。为了避免水下机器人被输水管道的管道壁所阻拦，使得水下机器人能够避开障碍物顺利返航，本实施例中，在导引声呐的信号的基础上结合测距声呐的信号对水下机器人的返航进行控制，具体地，控制装置通过测距声呐的信号检测输水管道的结构，进而避开输水管道的管道壁，并控制水下机器人沿着输水管道返航，使得水下机器人能够顺利返航。

例如，在所述第二返航模式下，根据测距声呐的信号获取水下机器人在输水管道中的位置，根据水下机器人在输水管道中的位置控制所述水下机器人返航。通过获取输水管道中的位置，从而能够精准控制水下机器人的转向，进而避免水下机器人卡在输水管道的转角位置，使得水下机器人能够沿着输水管道的转角位置而进行转向，使得控制装置控制水下机器人在导引声呐的指引下沿着输水管道顺利返航。

在本实施例中，所述方法还包括：检测水下机器人的深度，当所述水下机器人的深度小于预设深度时，判定到达的终点位置。具体地，本实施中，通过压力传感器的数据获取水下机器人的深度，例如，通过压力传感器检测水下机器人的深度，当所述水下机器人的深度小于预设深度时，判定到达返航的终点位置。例如，该预设深度为1m，本实施例中，当水下机器人运动至与水面的距离小于1m时，表明水下机器人与终点位置距离较近，因此，判定水下机器人已经到达终点位置，或者达到水面。

为了使得水下机器人在输水管道中在没有导引声呐的情况下返航，在本实施例中，在所述第二返航模式下，当无法接收到所述导引声呐的信号时，则根据预设航线控制所述水下机器人返航。例如，该预设航线为预设返航航线，例如，该预设航线为预先设置并存储的航线，用于在没有导引声呐的信号的情况下，控制水下机器人返航。

本实施例中，控制装置根据预设航线指引的方向控制水下机器人返航，使得水下机器人在没有接收到导引声呐的信号的情况下，能够沿着输水管道返航至终点位置。

例如，在所述第二返航模式下，当无法接收到所述导引声呐的信号时，则根据预设航线和测距声呐的信号控制所述水下机器人返航。本实施例中，在水下机器人在根据预设航线指引的方向返航的过程中，通过测距声呐的信号对水下机器人的航向进行微调，避开输水管道的管道壁，并使得水下机器人能够沿着输水管道的转角位置而进行转向，使得控制装置控制水下机器人在导引声呐的指引下沿着输水管道顺利返航。

为了获取预设航线，在一个实施例中，所述方法还包括：在所述水下机器人处于远程控制模式下，记录所述水下机器人的航行路线，在自动返航模式下，对所述航行路线进行反向处理，生成预设航线。

本实施例中，远程控制模式的执行在自动返航模式执行前，或者说，水下机器人在初始阶段至切换至自动返航模式这一过程中是处于远程控制模式下，在远程控制模式下，控制装置根据远程的控制设备的光纤信号控制水下机器人航行。这样，在机器人初始下水开始，至切换至自动返航模式前，水下机器人都处于原材的控制设备的控制下，并根据远程的控制设备的光纤信号进行航行，此时，控制设备对水下机器人的航行路线进行记录，例如，对水下机器人的航行参数进行记录，例如，航行参数包括航向、航速、深度以及航行时间。

例如，对水下机器人的航向进行记录，例如，对水下机器人的航速进行记录，例如，对水下机器人的深度进行记录，具体地，上述对水下机器人的航向、航速以及深度的记录可以通过获取远程控制设备的光纤信号获取，对水下机器人的航向的记录还可以通过水下机器人的陀螺仪的数据记录，此外，还对水下机器人的航行时间进行记录，例如，对水下机器人在每一航向上的航行时间进行记录，例如，对水下机器人的每一航速对应的航行时间进行记录，例如，对水下机器人的每一深度下的航行时间进行记录，这样，通过记录航行时间，能够计算得出水下机器人的航行距离，这样，控制装置根据航向、航速、深度以及航行时间计算得到水下机器人每一段航行的距离，从而获得水下机器人的航行路线。

在水下机器人处于自动返航模式下，控制装置对航行路线进行反向处理，生成预设航线，预设航线用于引导水下机器人沿航行路线的反向航行并返回至终点位置。应该理解的是，本实施例中，航行的起点位置即航行的终点位置，预设航线为与该航行路线的相反的路线，这样，通过在切换至自动返航模式前对水下机器人的航行路线的记录，从而获得能够引导返航的预设路线，通过该预设路线控制水下机器人沿着输水管道返航。

在一个实施例中，如图2所示，提供一种水下机器人返航控制方法，包括：

步骤202，控制脱缆电机解脱高压电缆与接线箱之间的连接线缆，控制释放电机将所述接线箱由水下机器人上卸载释放，控制光纤切割电机将光纤切断。

本实施例中，脐带缆包括光纤和高压电缆，水下机器人通过脐带缆与远程的控制设备和供电电源连接，该供电电源通过高压电缆为水下机器人供电，控制设备通过光纤向水下机器人发送光纤信号，例如，该光纤信号为控制信号，该光纤信号用于控制水下机器人工作，例如，该光纤信号用于在水下机器人处于远程控制模式下，控制水下机器人工作，例如，控制水下机器人返航。

具体地，水下机器人通过接线箱与高压电缆连接，水下机器人设置有脱缆电机、释放电机和光纤切割电机，脱缆电机用于释放高压电缆与接线箱之间的连接，释放电机用于将接线箱从水下机器人上卸载并释放，光纤切割电机用于将光纤切断。

例如，该水下机器人包括控制装置。

在水下机器人被脐带缆束缚或者缠在水下不明物体时，水下机器人进入自动返航模式，或者说，控制装置将水下机器人的航行模式切换至自动返航模式，控制装置依次控制脱缆电机、释放电机和光纤切割电机，逐步将高压电缆与接线箱之间的连接释放，将接线箱从水下机器人上卸载，并将光纤切断，进而使得水下机器人不被脐带缆所束缚，使得水下机器人能够顺利航行。

步骤204，获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置。

具体地，该水下机器人设置有测距声呐，测距声呐用于通过声呐信号测量障碍物的距离，从而使得控制装置能够根据障碍物的距离判定当前水域位置，该当前水域位置为水下机器人当前所处的水域位置。该水域位置包括开阔水域和输水管道，值得一提的是，开阔水域的障碍物较少或者障碍物的距离较大，而在输水管道中，障碍物较多，且障碍物的距离较小，空间较为密闭。

步骤206，在所述当前水域位置为开阔水域时，根据第一返航模式控制水下机器人返航，当所述当前水域位置为输水管道时，根据第二返航模式控制所述水下机器人返航。

本实施例中，控制装置根据水下机器人所处的水域位置，以与水域位置对应的返航模式控制水下机器人进行返航。

上述实施例中，通过依次控制脱缆电机、释放电机以及光纤切割电机将脐带缆及其设备与水下机器人实现分离，使得水下机器人不被脐带缆束缚，随后根据水下机器人所处的水域位置控制水下机器人进行返航，使得水下机器人的返航更为便捷和高效，避免水下机器人滞留在输水管道内，从而消除安全隐患。

下面是一个实施例水下机器人返航控制方法：

本实施例中，当水面上远程的控制设备与水下机器人之间的供电电源中断或者光纤信号中断，则触发切换自动返航模式。

具体地，检测供电电源是否中断，当所述供电电源中断时，开启备用电池，水下机器人将供电模式切换为备用电池供电，检测光纤信号是否中断，当检测到所述光纤信号中断时，切换至自动返航模式，在所述自动返航模式下，控制所述水下机器人维持当前航向和当前深度，检测导引声呐的信号是否稳定，当所述导引声呐的信号不稳定时，则等待第一预设时间，在等待第一预设时间期间内检测到光纤信号重新连接，则切换至远程控制模式，当所述导引声呐的信号稳定时，则等待第二预设时间，在等待第二预设时间期间内检测光纤信号重新连接，则切换至远程控制模式，光纤信号的重新连接能够使得远程的控制设备能够直接控制水下机器人高效精确返航。

当光纤信号未重新连接时，控制脱缆电机解脱高压电缆与接线箱之间的连接线缆，控制释放电机将所述接线箱由水下机器人上卸载释放，控制光纤切割电机将光纤切断。

随后，获取所述测距声呐在前、后、左、右、上和下六个方向的测量数据，当所述测距声呐在至少三个方向上测量到障碍物时，则判定水下机器人的当前水域位置为输水管道，当所述测距声呐在至多两个方向上测量到障碍物时，则判定水下机器人的当前水域位置为开阔水域。

在水下机器人出的前水域位置为开阔水域时，根据第一返航模式控制水下机器人返航，在所述第一返航模式下，检测是否接收到导引声呐的信号，当接收到所述导引声呐的信号时，则根据所述导引声呐的信号控制所述水下机器人返航，并且以定深和定高的方式返航；当检测到所述导引声呐的信号的距离小于预设距离时，则控制所述水下机器人上浮。当无法接收到所述导引声呐的信号时，则控制所述水下机器人竖直上浮。

当所述当前水域位置为输水管道时，根据第二返航模式控制所述水下机器人返航。在所述第二返航模式下，检测是否接收到导引声呐的信号，当接收到所述导引声呐的信号时，则根据所述导引声呐的信号以及测距声呐的信号控制所述水下机器人返航。当无法接收到所述导引声呐的信号时，则根据预设航线控制所述水下机器人返航，其中预设航线是在所述水下机器人处于远程控制模式下，记录所述水下机器人的航行路线，在自动返航模式下，对所述航行路线进行反向处理生成。

下面是一个实施例的水下机器人自动返航控制过程，其流程如图3A所示。

1、水面供电中断和光纤通信信号中断触发自动返航控制程序，当水面电源供电中断后，软件自动切换为水下机器人上自带的备用电池供电模式。此时如果光纤信号也中断，则立刻触发自动返航控制程序，如果光纤信号连接良好，则手动解脱高压电缆，释放接线箱，进入缆控带光纤自动返航，如果光纤中断则直接进入自动返航流程。

2、当触发自动返航状态，首先进入一个应急等待状态，应急等待状态下打开推进器开关，以当前状态的深度和航向值为期望值进入定深和定向模式，消除所有的水面控制量，这样避免在通信中断状态下水下机器人处于不可控的状态。

3、根据导引声呐数据是否稳定可靠分别进行相应的控制流程，如果导引声呐数据稳定可靠则等待10分钟，如果导引声呐数据不稳定，可靠则等待30分钟，然后进入后续返航控制流程，如果在等待过程中光纤信号又恢复正常通信则进入缆控返航模式，没有恢复则进入后续流程。

4解脱控制流程如图3B所示，分别依次控制脱缆电机转动解脱高压电缆与接线箱间的连接，控制接线箱释放电机完成接线箱与水下机器人主体结构的释放，控制光纤切割电机转动切断光纤连接。

5、在完成解脱控制流程后根据六向测距声呐数据判断当前机器人是处于开阔水域或是输水管道内，判断流程如图3C所示。如果是处于输水管道内，则根据前后左右上下六路数据判断水下机器人在管道内所处的位置。例如，判断水下机器人在管道内所处的位置在平洞、斜洞或垂直井，及具体在相应位置的初段、中段还是末段。

6、开阔水域自动返航控制流程如图3D所示。

(1)如果收不到导引声呐数据则机器人原地上浮。

(2)如果导引声呐数据正常稳定则根据导引声呐方位角数据动态调整水下机器人定向控制的设定值，使水下机器人始终朝着导引声呐的方向。

(3)如果水深超过7m则自动定深5m返航，如果小于7m则自动定高2m返航。

(4)当导引声呐的距离值小于某一设定值时则判断回到返航点附近，机器人上浮，回到水面关闭有所推进器。

(5)在自动返航控制的过程中当定向偏差大于20°或是定深/定高偏差超过2m时，停下主推进行修正，直到定向偏差小于5°，定深/定高偏差小于0.5m时，再次投入自动返航控制。

7、在输水管道内的自动返航控制程序框图和控制流程如图3E和表1所示。当导引声呐数据有效时按照导引声呐航向数据动态调整航向，当导引声呐数据无效时，按照预先设定的航向返航，在返航过程中根据六路测距声呐的数据对航向进行微调，调整幅度不超过180度。在返航过程中实时动态的控制策略如表1所示。按预设航向返航时当深度小于1m时认为已经到水面，导引声呐默认距离小于1m时认为到达目的地。

表1 实时状态决策控制

在一个实施例中，提供了一种计算机，上述实施例中的控制装置即为计算机，或者说，该控制装置可以理解为设置于水下机器人内部的微型计算机，用于控制水下机器人的自动返航。如图4所示，该计算机包括通过系统总线连接的处理器、存储器、存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序以及网络接口等。其中，处理器用于提供计算和控制能力。存储器为计算机程序的运行提供环境。存储器包括内存储器和非易失性存储介质。网络接口用于与远程的控制设备通信。处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

检测光纤信号是否中断，当检测到所述光纤信号中断时，切换至自动返航模式；在所述自动返航模式下，控制所述水下机器人维持当前航向和当前深度；检测所述光纤信号是否重新连接，当所述光纤信号重新连接，则切换至远程控制模式，当所述光纤信号未重新连接，则获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置；在所述当前水域位置为开阔水域时，根据第一返航模式控制水下机器人返航，当所述当前水域位置为输水管道时，根据第二返航模式控制所述水下机器人返航。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机的限定，具体的计算机可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

检测导引声呐的信号是否稳定，当所述导引声呐的信号不稳定时，则在第一预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接，当所述导引声呐的信号稳定时，则在第二预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

检测供电电源是否中断，当所述供电电源中断时，开启备用电池。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

在所述第一返航模式下，控制所述水下机器人以定深的方式返航。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：在所述第一返航模式下，控制所述水下机器人以定高的方式返航。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：在所述第一返航模式下，通过所述测距声呐检测所述水下机器人所处水域的深度，根据水下机器人所处水域的深度控制所述水下机器人以定深或者定高的方式返航。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：控制脱缆电机解脱高压电缆与接线箱之间的连接线缆，控制释放电机将所述接线箱由水下机器人上卸载释放，控制光纤切割电机将光纤切断。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

检测光纤信号是否中断，当检测到所述光纤信号中断时，切换至自动返航模式；在所述自动返航模式下，控制所述水下机器人维持当前航向和当前深度；检测所述光纤信号是否重新连接，当所述光纤信号重新连接，则切换至远程控制模式，当所述光纤信号未重新连接，则获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置；在所述当前水域位置为开阔水域时，根据第一返航模式控制水下机器人返航，当所述当前水域位置为输水管道时，根据第二返航模式控制所述水下机器人返航。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：检测导引声呐的信号是否稳定，当所述导引声呐的信号不稳定时，则在第一预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接，当所述导引声呐的信号稳定时，则在第二预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：检测供电电源是否中断，当所述供电电源中断时，开启备用电池。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在所述第一返航模式下，控制所述水下机器人以定深的方式返航。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在所述第一返航模式下，控制所述水下机器人以定高的方式返航。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在所述第一返航模式下，通过所述测距声呐检测所述水下机器人所处水域的深度，根据水下机器人所处水域的深度控制所述水下机器人以定深或者定高的方式返航。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：控制脱缆电机解脱高压电缆与接线箱之间的连接线缆，控制释放电机将所述接线箱由水下机器人上卸载释放，控制光纤切割电机将光纤切断。

应该说明的是，上述系统实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水下机器人返航控制方法，其特征在于，包括：

检测光纤信号是否中断，当检测到所述光纤信号中断时，切换至自动返航模式；

在所述自动返航模式下，控制所述水下机器人维持当前航向和当前深度；

检测所述光纤信号是否重新连接，当所述光纤信号重新连接，则切换至远程控制模式，当所述光纤信号未重新连接，则获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置；

在所述当前水域位置为开阔水域时，根据第一返航模式控制水下机器人返航，当所述当前水域位置为输水管道时，根据第二返航模式控制所述水下机器人返航；其中，所述根据第一返航模式控制水下机器人返航，包括：控制所述水下机器人以定深或定高的方式返航；所述根据第二返航模式控制所述水下机器人返航，包括：根据测距声呐的信号获取水下机器人在输水管道中的位置，根据水下机器人在输水管道中的位置控制所述水下机器人返航；

所述检测所述光纤信号是否重新连接的步骤包括：

检测导引声呐的信号是否稳定，当所述导引声呐的信号不稳定时，则在第一预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接，当所述导引声呐的信号稳定时，则在第二预设时间内检测所述光纤信号是否重新连接；其中，第二预设时间大于第一预设时间。

2.根据权利要求1所述的水下机器人返航控制方法，其特征在于，所述根据第一返航模式控制水下机器人返航的步骤包括：当无法接收到所述导引声呐的信号时，则控制所述水下机器人竖直上浮；

所述根据第二返航模式控制所述水下机器人返航的步骤包括：在所述第二返航模式下，检测是否接收到导引声呐的信号，当接收到所述导引声呐的信号时，则根据所述导引声呐的信号控制所述水下机器人返航。

3.根据权利要求1所述的水下机器人返航控制方法，其特征在于，在所述第一返航模式下，通过陀螺仪获取当前航向，在当前航向与预设航线对应的航向的偏差大于第一预设角度时，则控制水下机器人的主推进器停止工作，并控制其他推进器对水下机器人的航向进行修正，直至当前航向与预设航线对应的航向的偏差小于第二预设角度时，启动主推进器继续返航。

4.根据权利要求1所述的水下机器人返航控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测供电电源是否中断，当所述供电电源中断时，开启备用电池。

5.根据权利要求1所述的水下机器人返航控制方法，其特征在于，在所述第一返航模式下，通过压力传感器检测水下机器人的深度，在水下机器人的深度与定深的深度之间的偏差大于第一预设深度差时，则控制水下机器人的主推进器停止工作，并控制其他推进器对水下机器人的深度进行修正，直至当前航向与定深的深度之间的偏差小于第二预设深度差时，启动主推进器继续返航。

6.根据权利要求1所述的水下机器人返航控制方法，其特征在于，在所述第一返航模式下，通过测距声呐检测水下机器人的高度，在水下机器人的高度与定高的高度之间的偏差大于第一预设高度差时，则控制水下机器人的主推进器停止工作，并控制其他推进器对水下机器人的高度进行修正，直至当前航向与定高的高度之间的偏差小于第二预设高度差时，启动主推进器继续返航。

7.根据权利要求1所述的水下机器人返航控制方法，其特征在于，在所述第一返航模式下，通过所述测距声呐检测所述水下机器人所处水域的深度，根据水下机器人所处水域的深度控制所述水下机器人以定深或者定高的方式返航。

8.根据权利要求1所述的水下机器人返航控制方法，其特征在于，所述获取测距声呐的测量数据，根据测距声呐的测量数据判定当前水域位置的步骤之前还包括：

控制脱缆电机解脱高压电缆与接线箱之间的连接线缆，控制释放电机将所述接线箱由水下机器人上卸载释放，控制光纤切割电机将光纤切断。

9.一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-8中任意一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任意一项所述方法的步骤。

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