CN108062091A - 浮游移动体的浮潜动力补偿方法、装置及浮游移动体 - Google Patents

浮游移动体的浮潜动力补偿方法、装置及浮游移动体 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种浮游移动体的浮潜动力补偿方法、装置及浮游移动体，所述方法包括：当确定浮游移动体待调节的浮潜角度时，根据所述浮潜角度和预设的动力补偿函数确定后置电机的输出动力的水平分力；根据预设对应关系，确定与所述水平分力对应的电机转速；在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动，以使所述浮游移动体不发生水平位移，达到在使所述浮游移动体在进行上浮或者下潜动作时，浮游移动体不发生水平漂移，保证浮游移动体水下作业时的稳定性，保证水下拍摄视频时的画面质量的技术效果。

Description

浮游移动体的浮潜动力补偿方法、装置及浮游移动体
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其是涉及一种浮游移动体的浮潜动力补偿方法、装置及浮游移动体。
背景技术
以涉水机器人为代表的浮游移动体一般工作在水下或者水面等极限环境中，根据通过有线方式或者无线方式接收到的遥控指令在指定地点完成作业。
然而，当涉水机器人在遥控指令的控制下，进行上浮或者下潜动作时，由于涉水机器人的姿态角发生改变，在自身惯性及水流阻力作用下，会在水中发生漂移，即偏离指定地点，导致涉水机器人拍摄的视频画面质量较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供浮游移动体的浮潜动力补偿方法、装置及浮游移动体，以缓解现有技术中存在的涉水机器人在进行上浮或者下潜动作时会在水中发生漂移的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种浮游移动体的浮潜动力补偿方法，包括：
当确定浮游移动体待调节的浮潜角度时，根据所述浮潜角度和预设的动力补偿函数确定后置电机的输出动力的水平分力；
根据预设对应关系，确定与所述水平分力对应的电机转速；
在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动，以使所述浮游移动体不发生水平位移。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述动力补偿函数为：
Fb＝(G*L/d)*sinα*tanα
其中，Fb指输出动力的水平分力，G指浮游移动体的重力，L指浮游移动体浮心与重心之间的距离，d指前置推力的作用点与质心之间的距离，α指浮潜角度。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述浮潜角度包括：上浮角度或者下潜角度。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动，包括：
控制浮游移动体的首端上浮所述上浮角度的同时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动；
或者，控制使浮游移动体的首端下潜所述下潜角度的同时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述输出动力与所述电机转速成正比例关系。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，利用浮游移动体上的前置电机调节浮游移动体按照所述浮潜角度上浮或者下潜。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述前置电机设置于所述浮游移动体的首端，所述后置电机设置于所述浮游移动体的尾端，浮游移动体的质心位于所述前置电机和所述后置电机之间。
第二方面，本发明实施例还提供一种浮游移动体的浮潜动力补偿装置，包括：
第一确定模块，用于当确定浮游移动体待调节的浮潜角度时，根据所述浮潜角度和预设的动力补偿函数确定后置电机的输出动力的水平分力；
第二确定模块，用于根据预设对应关系，确定与所述水平分力对应的电机转速；
控制模块，用于在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动，以使所述浮游移动体不发生水平位移。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行第一方面所述方法。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例能够通过当确定浮游移动体待调节的浮潜角度时，首先根据所述浮潜角度和预设的动力补偿函数确定后置电机的输出动力的水平分力；然后根据预设对应关系，确定与所述水平分力对应的电机转速；在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，可以控制所述后置电机按照所述电机转速转动，以使浮游移动体不发生水平位移。
本发明实施例能够在使所述浮游移动体在进行上浮或者下潜动作时，浮游移动体不发生水平漂移，保证浮游移动体水下作业时的稳定性，保证水下拍摄视频时的画面质量。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的浮游移动体在进行上浮或者下潜时受力的原理图；
图2为本发明实施例提供的一种浮游移动体的浮潜动力补偿方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种浮游移动体的浮心、质心、重心、前置推力作用点以及后置推力作用点的位置；
图4为本发明实施例提供的一种浮游移动体的浮潜动力补偿装置的结构图；
图5为本发明实施例提供的一种浮游移动体的内部电路模块示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，当涉水机器人在遥控指令的控制下，进行上浮或者下潜动作时，由于涉水机器人的姿态角发生改变，在自身惯性及水流阻力作用下，参见图1，由于前置电机作用点在浮游移动体的质心之前，前置电机21产生作用的力时，姿态角会发生改变；姿态角发生改变后，会产生Fd和Fb两个分力。Fd会使设备下潜，Fb会使设备产生水平位移会在水中发生漂移，即偏离指定地点，导致涉水机器人拍摄的视频画面质量较差，基于此，本发明实施例提供的一种浮游移动体的浮潜动力补偿方法、装置及浮游移动体，可以在使所述浮游移动体在进行上浮或者下潜动作时，浮游移动体不发生水平漂移，保证浮游移动体水下作业时的稳定性，保证水下拍摄视频时的画面质量。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种浮游移动体的浮潜动力补偿方法进行详细介绍，如图2所示，所述方法可以包括以下步骤。
步骤S101，当确定浮游移动体待调节的浮潜角度时，根据所述浮潜角度和预设的动力补偿函数确定后置电机的输出动力的水平分力。
示例性的，确定待调节的浮潜角度的方式可以指从遥控设备接收到携带浮潜角度的控制指令，也可以指浮游移动体内部处理器确定的浮潜角度等等。
在本发明实施例中，所述浮潜角度包括：上浮角度或者下潜角度。
作为一个示例，所述动力补偿函数可以为：
Fb＝(G*L/d)*sinα*tanα
其中，Fb指输出动力的水平分力，G指浮游移动体的重力，L指浮游移动体浮心与重心之间的距离，d指前置推力作用点与质心之间的距离，α指浮潜角度，浮心、质心、重心、前置推力作用点以及后置推力作用点的位置参见图3。
动力补偿函数的推导过程可以参考以下方式：
当浮游移动体以Pitch＝α下潜时，系统受力情况如图1所示。此时浮游移动体由于船体倾斜产生的力偶距为：
ML＝G*L*sinα (1)
此时前置电机产生推力的力矩：
Md＝Ft*d (2)
由于Pitch＝α，所以ML＝Md，可得：
Ft＝(G*L/d)*sinα (3)
此时为了保证浮游移动体不产生水平向后的运动，应保证后置电机推力Fb的水平分力与前置电机Ft的水平分力相等，即：
Ft*sinα＝Fb*cosα (4)
由(3)和(4)可解得：
Fb＝(G*L/d)*sinα*tanα (5)
式(5)为当浮游移动体以Pitch＝α上浮或者下潜时，后置电机相对于α所对应的补偿关系，即动力补偿函数。
步骤S102，根据预设对应关系，确定与所述水平分力对应的电机转速。
在本发明实施例中，可以预先根据后置电机的输出扭矩等配置后置电机输出动力的水平分力与电机转速之间的对应关系。在实际应用中，所述输出动力与所述电机转速成正比例关系。
步骤S103，在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动，以使所述浮游移动体不发生水平位移。
在本发明实施例中，所述步骤S103可以包括以下步骤。
控制浮游移动体的首端上浮所述上浮角度的同时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动；
或者，控制使浮游移动体的首端下潜所述下潜角度的同时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动。
在本发明实施例中，利用浮游移动体上的前置电机调节浮游移动体按照所述浮潜角度上浮或者下潜。
在本发明实施例中，所述前置电机设置于所述浮游移动体的首端，所述后置电机设置于所述浮游移动体的尾端。
本发明实施例能够通过当确定浮游移动体待调节的浮潜角度时，首先根据所述浮潜角度和预设的动力补偿函数确定后置电机的输出动力的水平分力；然后根据预设对应关系，确定与所述水平分力对应的电机转速；在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，可以控制所述后置电机按照所述电机转速转动，以使浮游移动体不发生水平位移。
本发明实施例能够在使所述浮游移动体在进行上浮或者下潜动作时，浮游移动体不发生水平漂移，保证浮游移动体水下作业时的稳定性，保证水下拍摄视频时的画面质量。
在本发明的又一实施例中，如图4所示，还提供一种浮游移动体的浮潜动力补偿装置，所述装置可以包括：第一确定模块11、第二确定模块12和控制模块13；
第一确定模块11，用于当确定浮游移动体待调节的浮潜角度时，根据所述浮潜角度和预设的动力补偿函数确定后置电机的输出动力的水平分力；
第二确定模块12，用于根据预设对应关系，确定与所述水平分力对应的电机转速；
控制模块13，用于在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动，以使所述浮游移动体不发生水平位移。
本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
在本发明的又一实施例中，如图5所示，还提供一种浮游移动体，包括：前置电机21、后置电机22、存储器23和处理器24，所述存储器23中存储有可在所述处理器24上运行的计算机程序，所述前置电机21，用于产生前置推力以使浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜；
所述后置电机22，用于按照所述电机转速转动，进而产生后置推力；
所述处理器24执行所述计算机程序时实现上述方法实施例所述的方法的步骤。
图5所示仅为本发明浮游移动体的一种结构示意图，图中包括前置电机、后置电机、存储器和处理器，其中，前置电机和后置电机的数量以及详细结构都不作限定，本领域技术人员可以根据设计或现场需要自由布局各部分位置以及相对关系。
在本发明的又一实施例中，还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行方法实施例所述的方法。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本发明实施例所提供的浮游移动体的浮潜动力补偿方法、装置及浮游移动体的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种浮游移动体的浮潜动力补偿方法，其特征在于，包括：
当确定浮游移动体待调节的浮潜角度时，根据所述浮潜角度和预设的动力补偿函数确定后置电机的输出动力的水平分力；
根据预设对应关系，确定与所述水平分力对应的电机转速；
在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动，以使所述浮游移动体不发生水平位移。
2.根据权利要求1所述的浮游移动体的浮潜动力补偿方法，其特征在于，所述动力补偿函数为：
Fb＝(G*L/d)*sinα*tanα
其中，Fb指输出动力的水平分力，G指浮游移动体的重力，L指浮游移动体浮心与重心之间的距离，d指前置推力的作用点与质心之间的距离，α指浮潜角度。
3.根据权利要求2所述的浮游移动体的浮潜动力补偿方法，其特征在于，所述浮潜角度包括：上浮角度或者下潜角度。
4.根据权利要求3所述的浮游移动体的浮潜动力补偿方法，其特征在于，所述在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动，包括：
控制浮游移动体的首端上浮所述上浮角度的同时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动；
或者，控制使浮游移动体的首端下潜所述下潜角度的同时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动。
5.根据权利要求4所述的浮游移动体的浮潜动力补偿方法，其特征在于，所述输出动力与所述电机转速成正比例关系。
6.根据权利要求5所述的浮游移动体的浮潜动力补偿方法，其特征在于，利用浮游移动体上的前置电机调节浮游移动体按照所述浮潜角度上浮或者下潜。
7.根据权利要求6所述的浮游移动体的浮潜动力补偿方法，其特征在于，所述前置电机设置于所述浮游移动体的首端，所述后置电机设置于所述浮游移动体的尾端，浮游移动体的质心位于所述前置电机和所述后置电机之间。
8.一种浮游移动体的浮潜动力补偿装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于当确定浮游移动体待调节的浮潜角度时，根据所述浮潜角度和预设的动力补偿函数确定后置电机的输出动力的水平分力；
第二确定模块，用于根据预设对应关系，确定与所述水平分力对应的电机转速；
控制模块，用于在浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜时，控制所述后置电机按照所述电机转速转动，以使所述浮游移动体不发生水平位移。
9.一种浮游移动体，包括：前置电机、后置电机、存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，
所述前置电机，用于产生前置推力以使浮游移动体按照所述浮潜角度浮潜；
所述后置电机，用于按照所述电机转速转动，进而产生后置推力；
所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1-7任一所述方法。
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