CN108646769B

CN108646769B - 涉水机器人自动返航控制方法、装置及涉水机器人

Info

Publication number: CN108646769B
Application number: CN201810528111.8A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Shenzhen Zhendi Information Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Zhendi Information Technology Co ltd
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2038-05-28
Also published as: CN108646769A

Abstract

本发明实施例公开了一种涉水机器人自动返航控制方法、装置及涉水机器人，属于涉水机器人技术领域，该包括：以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据和速度数据；将所述角度数据和速度数据进行保存，形成坐标点；在接收到返航指令后，以倒序的形式从存储的数据中依次读出坐标点；根据针对坐标点数值进行的角度和位置计算结果，控制所述涉水机器人进行返航操作。通过本申请的方法，提高了涉水机器人返航的效率。

Description

涉水机器人自动返航控制方法、装置及涉水机器人

技术领域

本发明涉及涉水机器人技术领域，尤其涉及涉水机器人自动返航控制方法控制技术。

背景技术

涉水机器人和水下机器人有着广阔的应用前景。在水下勘探，捕鱼，和水下打捞等领域均具有突出的优势。而随着水域内无人驾驶设备的增多，随之而来的安全问题也需要引起足够的重视。

目前在海上航行的大多数船只，都有全球定位系统对其进行导航。但由于全球定位系统卫星发出的雷达信号不能穿透水面，因此，只有在海面上航行时才能使用全球定位系统进行导航；涉水机器人使用场景在水下，所以无法依赖GPS模块实现自动返航功能。当前已知涉水机器人在航行过程中无法做到类似市场上无人机一样自动返航的功能，不能结合当前自己的位置实现返航功能，只能依赖手动控制配合目测进行盲操作，以便控制机体航行回到初始位置或设定位置。

针对上述问题，亟需一种全新的涉水机器人自动返航技术。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种涉水机器人自动返航控制方法，至少部分的解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种涉水机器人自动返航控制方法，包括：

以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据和速度数据；

将所述角度数据和速度数据进行保存，形成坐标点；

在接收到返航指令后，以倒序的形式从存储的数据中依次读出坐标点；

根据针对坐标点数值进行的角度和位置计算结果，控制所述涉水机器人进行返航操作。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据，包括：

采用陀螺仪获取当前采样值的角度数据相对于上一次采样值的角度差值；

将该角度差值作为所述涉水机器人航行过程中的角度数据。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述将所述角度数据和速度数据进行保存，形成坐标点，包括：

获取当前采样速度值与上次采样的速度值之间的速度差值；

判断该速度差值与采样时间的乘积是否大于第一阈值；

若是，则进一步获取所述涉水机器人驱动电机的当前电流值；

判断当前电流值是否小于第二阈值；

若是，则舍弃当前采样速度值。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述以倒序的形式从存储的数据中依次读出坐标点，包括：

获取存储的坐标点数据的采样总次数；

判断所述总次数是否大于第三阈值；

若是，则间隔取出存储的坐标点数据；

将间隔取出的坐标点数值乘以间隔数之后的数值，作为返航坐标点数值。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述根据针对坐标点数值进行的角度和位置计算结果，控制所述涉水机器人进行返航操作，包括：

判断所述坐标点内的角度差值总和是否大于第四阈值；

若是，则对坐标点进行角度差修改正；

采用修正后的角度差坐标来控制所述涉水机器人的返航。

第二方面，本发明实施例提供了一种涉水机器人自动返航控制装置，包括：

采集模块，用于以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据和速度数据：

保存模块，用于将所述角度数据和速度数据进行保存，形成坐标点；

读取模块，用于在接收到返航指令后，以倒序的形式从存储的数据中依次读出坐标点；

控制模块，用于根据针对坐标点数值进行的角度和位置计算结果，控制所述涉水机器人进行返航操作。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述采集模块还用于：

将该角度差值作为所述涉水机器人航行过程中的角度数据。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述保存模块，还用于：

获取当前采样速度值与上次采样的速度值之间的速度差值；

判断该速度差值与采样时间的乘积是否大于第一阈值；

判断当前电流值是否小于第二阈值；

若是，则舍弃当前采样速度值。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述读取模块，还用于：

获取存储的坐标点数据的采样总次数；

判断所述总次数是否大于第三阈值；

若是，则间隔取出存储的坐标点数据；

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述控制模块，还用于：

判断所述坐标点内的角度差值总和是否大于第四阈值；

若是，则对坐标点进行角度差修改正；

采用修正后的角度差坐标来控制所述涉水机器人的返航。

第三方面，本发明实施例提供了一种涉水机器人，包括：

陀螺仪，所述陀螺仪采集所述涉水机器人的角度数据；

加速度计，所述加速度计采集所述涉水机器人的速度数据；

控制器，所述控制器与所述陀螺仪及所述加速度计连接，用于执行第一方面或第一方面的任一实施方式所述的一种涉水机器人自动返航控制方法。

本发明实施例提供的涉水机器人自动返航控制方法、装置及涉水机器人，通过记录角度及速度数据，能够有效的完成自动返航操作。通过对导航数据进行数据修正或处理，缩短了涉水机器人返航的路程或时间，有效的提高了涉水机器人的返航效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种涉水机器人自动返航控制流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种将所述角度数据和速度数据进行保存的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种以倒序的形式从存储的数据中依次读出坐标点的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种涉水机器人自动返航控制装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供了一种涉水机器人自动返航控制方法，包括以下步骤：

S101，以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据和速度数据。

具体的，可以通过陀螺仪配合加速计的方案，在涉水机器人航行过程中以1HZ的采样率对当前航行数据进行采样，采样数据为角度数据与速度数据，当前的采样值的角度数据相对于上一次采样值的角度差值，速度数据为加速计在1Hz采样周期内的数据值，最终每次数据格式为[200°，2m/s]。

S102，将所述角度数据和速度数据进行保存，形成坐标点。

涉水机器人内部包括存储器，通过步骤S101采集得到的角度数据和速度数据可以保存在存储器中。由于传感器在水下的工作环境中，由于地下磁场异常的影响，角度数据和速度数据可能会产生异常，为此，在保存数据之前，需要对角度数据和速度数据进行校验，校验通过的数据，再保存在存储器中。

S103，在接收到返航指令后，以倒序的形式从存储的数据中依次读出坐标点。

当采样周期较小或者涉水机器人运行时间较长时，存储器中存储的坐标点数据量会较大，此时如果直接全部倒序读出数据，会导致返航时间较长，例如，如果涉水机器人正向原地绕圈航行了10个小时，此时如果全部倒序返回，也会使返航时间变成10个小时，这将会极大的增加返航的时间。

为此，可以计算坐标点的采样总次数，当总次数超过第三阈值时，采用间隔取出坐标值(例如，每隔5个数值取1个数值)的方式，选取新的返航坐标点数值，通过该方式，能够极大的降低返航时间。

S104，根据针对坐标点数值进行的角度和位置计算结果，控制所述涉水机器人进行返航操作。

通常涉水机器人在水下都是以完全的方式前进，通过步骤S103选取完返航的坐标点之后，通过判断坐标点内的角度差是否大于第四阈值，可以判断涉水机器人弯曲行驶的程度。例如，涉水机器人沿S型或圆形转圈时，其角度差总和一般会大于360度，此时，若沿着原路径返航，必然会增加返航的时间，此时可以对涉水机器人的返航角度差进行修正，将返航路线修正为直线，进而极大的降低了返航的路程及返航时间。

在实现步骤S101的过程中，根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据，包括：

将该角度差值作为所述涉水机器人航行过程中的角度数据。

在实现步骤S102的过程中，根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述将所述角度数据和速度数据进行保存，形成坐标点，可以进一步包括如下步骤：

S201，获取当前采样速度值与上次采样的速度值之间的速度差值。

通过加速度计可以计算不同采样周期内的涉水机器人的当前速度值，通过将当前速度值与上一次速度值进行差值计算，便可计算出速度差值。

S202，判断该速度差值与采样时间的乘积是否大于第一阈值。

加速度计存在采样异常的情况，速度差值与采样时间的乘积能够反映出的航行路程，通常涉水机器人在相邻采样周期内的航行路程不会存在较大的差值，当该航行路程的数值大于第一阈值时，此时可以认定加速度计的采样数据存在异常的可能性。

S203，若是，则进一步获取所述涉水机器人驱动电机的当前电流值；

S204，判断当前电流值是否小于第二阈值。

为了进一步验证数据是否存在异常，可以检测当前涉水机器人电机的驱动电流，如果当前电流值小于第二阈值，说明涉水机器人并不存在急速前进的情况。

S205，若是，则舍弃当前采样速度值。

对于当前电流值是否小于第二阈值的情况，可以认定加速度计采集到的速度值存在异常，此时，可以舍弃该数值。

通过步骤S201-S205中的内容，可以排除异常数据，防止异常数据对返航造成影响。

在实现步骤S103的过程中，根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述以倒序的形式从存储的数据中依次读出坐标点，包括：

S301，获取存储的坐标点数据的采样总次数；

S302，判断所述总次数是否大于第三阈值；

S303，若是，则间隔取出存储的坐标点数据；

S304，将间隔取出的坐标点数值乘以间隔数之后的数值，作为返航坐标点数值。

判断所述坐标点内的角度差值总和是否大于第四阈值；

若是，则对坐标点进行角度差修改正；

采用修正后的角度差坐标来控制所述涉水机器人的返航。

与上面的方法相对应，本发明实施例提供了一种涉水机器人自动返航控制装置40，包括：

采集模块401，用于以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据和速度数据。

保存模块402，用于将所述角度数据和速度数据进行保存，形成坐标点。

读取模块403，用于在接收到返航指令后，以倒序的形式从存储的数据中依次读出坐标点。

控制模块404，用于根据针对坐标点数值进行的角度和位置计算结果，控制所述涉水机器人进行返航操作。

将该角度差值作为所述涉水机器人航行过程中的角度数据。

获取当前采样速度值与上次采样的速度值之间的速度差值；

判断该速度差值与采样时间的乘积是否大于第一阈值；

判断当前电流值是否小于第二阈值；

若是，则舍弃当前采样速度值。

获取存储的坐标点数据的采样总次数；

判断所述总次数是否大于第三阈值；

若是，则间隔取出存储的坐标点数据；

判断所述坐标点内的角度差值总和是否大于第四阈值；

若是，则对坐标点进行角度差修改正；

采用修正后的角度差坐标来控制所述涉水机器人的返航。

除此之外，本发明实施例提供了一种涉水机器人，包括：

陀螺仪，所述陀螺仪采集所述涉水机器人的角度数据；

加速度计，所述加速度计采集所述涉水机器人的速度数据；

控制器，所述控制器与所述陀螺仪及所述加速度计连接，用于执行前述方法实施例中所述的涉水机器人自动返航控制方法。

本申请中的涉水机器人，既可以在水上行走，也可以在水下行走。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将

一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些。

实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，″计算机可读介质″可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。

在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种涉水机器人自动返航控制方法，其特征在于，包括：

以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据和速度数据，所述角度数据为当前的采样值的角度数据相对于上一次采样值的角度差值；

将所述角度数据和速度数据进行保存，形成坐标点；

根据针对坐标点数值进行的角度和位置计算结果，控制所述涉水机器人进行返航操作；

其中，当坐标点的采样总次数超过第三阈值时，采用间隔取出坐标值的方式，选取新的返航坐标点数值，以降低返航时间。

2.根据权利要求1所述的涉水机器人自动返航控制方法，其特征在于，所述以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据，包括：

将该角度差值作为所述涉水机器人航行过程中的角度数据。

3.根据权利要求2所述的涉水机器人自动返航控制方法，其特征在于，所述将所述角度数据和速度数据进行保存，形成坐标点，包括：

获取当前采样速度值与上次采样的速度值之间的速度差值；

判断该速度差值与采样时间的乘积是否大于第一阈值；

判断当前电流值是否小于第二阈值；

若是，则舍弃当前采样速度值。

4.根据权利要求3所述的涉水机器人自动返航控制方法，其特征在于，所述以倒序的形式从存储的数据中依次读出坐标点，包括：

获取存储的坐标点数据的采样总次数；

判断所述总次数是否大于第三阈值；

若是，则间隔取出存储的坐标点数据；

将间隔取出的坐标点数值作为返航坐标点数值。

5.根据权利要求4所述的涉水机器人自动返航控制方法，其特征在于，所述根据针对坐标点数值进行的角度和位置计算结果，控制所述涉水机器人进行返航操作，包括：

判断所述坐标点内的角度差值总和是否大于第四阈值；

若是，则对坐标点进行角度差修改正；

采用修正后的角度差坐标来控制所述涉水机器人的返航。

6.一种涉水机器人自动返航控制装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于以预设频率采集涉水机器人航行过程中的角度数据和速度数据，所述角度数据为当前的采样值的角度数据相对于上一次采样值的角度差值；

控制模块，用于根据针对坐标点数值进行的角度和位置计算结果，控制所述涉水机器人进行返航操作；

7.根据权利要求6所述的涉水机器人自动返航控制装置，其特征在于，所述采集模块还用于：

将该角度差值作为所述涉水机器人航行过程中的角度数据。

8.根据权利要求7所述的涉水机器人自动返航控制装置，其特征在于，所述保存模块，还用于：

获取当前采样速度值与上次采样的速度值之间的速度差值；

判断该速度差值与采样时间的乘积是否大于第一阈值；

判断当前电流值是否小于第二阈值；

若是，则舍弃当前采样速度值。

9.根据权利要求8所述的涉水机器人自动返航控制装置，其特征在于，所述读取模块，还用于：

获取存储的坐标点数据的采样总次数；

判断所述总次数是否大于第三阈值；

若是，则间隔取出存储的坐标点数据；

将间隔取出的坐标点数值作为返航坐标点数值。

10.一种涉水机器人，其特征在于，包括：

陀螺仪，所述陀螺仪采集所述涉水机器人的角度数据；

加速度计，所述加速度计采集所述涉水机器人的速度数据；

控制器，所述控制器与所述陀螺仪及所述加速度计连接，用于执行权利要求1-5中任一项所述的一种涉水机器人自动返航控制方法。