CN110000792A - 船壁清洗机器人的路径调整方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供船壁清洗机器人的路径调整方法、装置、设备及存储介质，属于船舶清洗技术领域。它解决现有清洗机器人调整困难问题。本船壁清洗机器人的路径调整方法包括以下步骤：S1：预设有机器人的清洗路径，获取机器人当前的横向路径并设为Ln；S2：机器人的起始点为S，机器人的终止点为T，测定机器人与S的距离并设为r1，测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，获得C1与C2的两个交点，设为P1(x1,y1)和P2(x2,y2)，P1和P2的连线及延长线为预调路径L1；S3：计算L1与Ln的相交点并设为P，P为调整终点；S4：计算机器人位于P1位置或P2位置；S4：驱动机器人沿运行至P。本发明具有调整简单优点。
Description
技术领域
本发明属于船舶清洗技术领域，特别涉及一种船壁清洗机器人的路径调整方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
船舶在整个的营运周期内，都会有海洋生物附着在船壁、船底、甚至螺旋桨上，尤其是船只停靠在港口、码头或锚地时，各种海生物(包括动物、植物和微生物等)就会快速附着，并在船底表面生长，在船舶吃水线以下的壳体上会形成一层厚厚的海生物垢层，这些海生物垢层主要由藻类、贝类附着物构成。
随着时间的延长，这些海洋生物的附着量将会增加，对于船舶的航行状态、甚至运营安全均会带来诸多不利影响，海洋生物附着于船体增加了船舶的重量，影响了船底外壳的光滑，使得航行阻力相比于光滑船体大幅增加，海洋生物附着在螺旋桨上能使得螺旋桨输出功率降低，降低船舶的航行速度，提高了船舶航行的油耗，这些影响都讲直接大幅提升船舶的运营成本。研究表明，部分海生物附着1～2月后个体死亡，在其死壳的船壁可出现2～5毫米深的腐蚀坑，这将直接影响船舶的自身安全。
不仅仅远洋货船需要清洗，军舰、海上钻井平台、海底管道与设备、其他的海上作业平台，都会受到海生物的附着影响，都需要进行定期清洗工作，因此海生物清洗机器人及相应的配套装备与服务，具有极其广阔的市场前景。
船舶清洗的场地包括船坞和码头。船舶进船坞通常是定期的检测或修理的情况居多，附带进行船壁海生物的清洗和重新油漆。船舶停靠码头后，可以进行一个航次后的清洗工作。
船舶清洗方式目前主要通过人工方式进行，工人使用清除工具在船坞进行附着海生物清理工作，再涂保护层、油漆等；或者由潜水员携带工具、设备在水下进行附着海生物的清除工作。随着技术的进步，国外大型船坞、码头逐渐配备了一些自动化程度较高的清洗装备，但仍然需要人员参与其中大量、繁重的配合工作。
清洗方式主要使用物理清除为主，从人工使用的铲子、钢刷、毛刷等基本工具，逐渐发展到电动钢刷、电动毛刷、高压水冲洗、高压空化射流水清洗清洗等方式。人员的参与程度也逐渐下降，劳动强度逐渐降低，清洗作业效率逐渐提高。
随着人们对海洋开发和利用的逐渐深入，水下机器人相关技术领域得到了迅速的发展，众多前沿技术学科与水下机器人技术相互融合，包括系统集成、自动控制、模式识别、信息融合、人工智能等，使得水下机器人具备了完成复杂海洋环境中预定任务的能力，在此基础上船舶自动清洗成为水下机器人的一个重要应用领域。
但是现在的机器人在洗清船壁的过程中存在偏离方向的可能，一旦偏离之后难以对方向进行调整，容易存在清洗遗漏区域，大大影响清洗效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，本发明的第一个目的提供了一种船壁清洗机器人的路径调整方法，本发明的第二个目的提供了一种船壁清洗机器人的路径调整装置，本发明的第三个目的提供了一种船壁清洗机器人的路径调整设备，本发明的第四个目的提供了一种存储介质。
本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种船壁清洗机器人的路径调整方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：清洗路径的确立：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；S2：预调路径的确立：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；S3：调整终点的确立：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；S4：调整路径的确立：计算机器人位于P1位置或P2位置，-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；S4：完成调整：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
本发明的工作原理：首先计算获得机器人在哪一条横向路径上运行，再通过定位指示器分别测定机器人距离起始点和终止点的距离，分别以起始点和终止点为圆心，以机器人分别到超始点和终止点的距离为半径，作两个圆并计算获得两个圆的交点，以及两个交点的坐标，再从水深判断机器人位于哪个交点上，机器人与另一交点的连线的方向即为机器人要运行的方向，运行的方向与横向路径相交的点即为机器人最终调整的点，机器人沿运行的方向运行至最终调整的点即可。本发明通过定位指示器计算机器人的位置，通过计算即获得机器人需要调整到的位置，计算简单，调整效果好，使得机器人在清洗的过程中将船壁完全清洗，提升清洗效果。
在上述的船壁清洗机器人的路径调整方法中，清洗路径Ln的沿船壁竖直方向上的坐标为y，设船壁与铅垂线的夹角为α，计算机器人的理论水深位置h0＝|y*cosα|，-当y1<y且y2<y时，机器人位于P2；-当y1>y且y2>y时，机器人位于P1；-当y1<y且y2>y时，对比h与h0，若h<h0则机器人位于P1位置，若h>h0则机器人位于P2位置。
在上述的船壁清洗机器人的路径调整方法中，所述的清洗路径包括多条横向路径以及间隔设置于横向路径两端的纵向路径，所述的清洗路径呈“己”字型。
本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种船壁清洗机器人的路径调整装置，其特征在于，包括：用于确立清洗路径的装置：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；用于确立预调路径的装置：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；用于确立调整终点的装置：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；用于确立调整路径的装置：计算机器人位于P1位置或P2位置，-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；用于驱动机器人完成调整的装置：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
本发明的第三个目的可通过下列技术方案来实现：一种船壁清洗机器人的路径调整设备，包括：机器人；一个或多个处理器；存储器；以及一种或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述的程序包括用于执行以下步骤：S1：清洗路径的确立：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；S2：预调路径的确立：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；S3：调整终点的确立：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；S4：调整路径的确立：计算机器人位于P1位置或P2位置，-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；S4：完成调整：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
在上述的船壁清洗机器人的路径调整设备中，清洗路径Ln的沿船壁竖直方向上的坐标为y，设船壁与铅垂线的夹角为α，计算机器人的理论水深位置h0＝|y*cosα|，-当y1<y且y2<y时，机器人位于P2；-当y1>y且y2>y时，机器人位于P1；-当y1<y且y2>y时，对比h与h0，若h<h0则机器人位于P1位置，若h>h0则机器人位于P2位置。
在上述的船壁清洗机器人的路径调整设备中，所述的清洗路径包括多条横向路径以及间隔设置于横向路径两端的纵向路径，所述的清洗路径呈“己”字型。
本发明的第四个目的可通过下列技术方案来实现：一种存储介质，存储有与机器人结合使用的计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以下步骤：一种船壁清洗机器人的路径调整设备，包括：机器人；一个或多个处理器；存储器；以及一种或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述的程序包括用于执行以下步骤：S1：清洗路径的确立：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；S2：预调路径的确立：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；S3：调整终点的确立：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；S4：调整路径的确立：计算机器人位于P1位置或P2位置，-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；S4：完成调整：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
在上述的存储介质中，清洗路径Ln的沿船壁竖直方向上的坐标为y，设船壁与铅垂线的夹角为α，计算机器人的理论水深位置h0＝|y*cosα|，-当y1<y且y2<y时，机器人位于P2；-当y1>y且y2>y时，机器人位于P1；-当y1<y且y2>y时，对比h与h0，若h<h0则机器人位于P1位置，若h>h0则机器人位于P2位置。
在上述的存储介质中，所述的清洗路径包括多条横向路径以及间隔设置于横向路径两端的纵向路径，所述的清洗路径呈“己”字型。
与现有技术相比，本发明具有调整方便等优点。
附图说明
图1是本发明的计算原理示意图。
图2是本发明中水深计算示意图。
图3是本发明当y1<y且y2<y时的计算原理示意图。
图4是本发明当y1<y且y2>y时的计算原理示意图。
图5是本发明当y1>y且y2>y时的计算原理示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1-图5所示，本船壁清洗机器人的路径调整方法包括以下步骤：S1：清洗路径的确立：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；S2：预调路径的确立：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；S3：调整终点的确立：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；S4：调整路径的确立：计算机器人位于P1位置或P2位置，-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；S4：完成调整：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
进一步细说，清洗路径Ln的沿船壁竖直方向上的坐标为y，设船壁与铅垂线的夹角为α，计算机器人的理论水深位置h0＝|y*cosα|，-当y1<y且y2<y时，机器人位于P2；-当y1>y且y2>y时，机器人位于P1；-当y1<y且y2>y时，对比h与h0，若h<h0则机器人位于P1位置，若h>h0则机器人位于P2位置。
进一步细说，清洗路径包括多条横向路径以及间隔设置于横向路径两端的纵向路径，清洗路径呈“己”字型。
本船壁清洗机器人的路径调整装置包括：用于确立清洗路径的装置：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；用于确立预调路径的装置：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；用于确立调整终点的装置：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；用于确立调整路径的装置：计算机器人位于P1位置或P2位置，-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；用于驱动机器人完成调整的装置：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
本发船壁清洗机器人的路径调整设备，包括：机器人；一个或多个处理器；存储器；以及一种或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述的程序包括用于执行以下步骤：S1：清洗路径的确立：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；S2：预调路径的确立：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；S3：调整终点的确立：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；S4：调整路径的确立：计算机器人位于P1位置或P2位置，-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；S4：完成调整：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
在上述的存储介质中，清洗路径Ln的沿船壁竖直方向上的坐标为y，设船壁与铅垂线的夹角为α，计算机器人的理论水深位置h0＝|y*cosα|，-当y1<y且y2<y时，机器人位于P2；-当y1>y且y2>y时，机器人位于P1；-当y1<y且y2>y时，对比h与h0，若h<h0则机器人位于P1位置，若h>h0则机器人位于P2位置。
在上述的存储介质中，所述的清洗路径包括多条横向路径以及间隔设置于横向路径两端的纵向路径，所述的清洗路径呈“己”字型。
本存储介质，存储有与机器人结合使用的计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以下步骤：一种船壁清洗机器人的路径调整设备，包括：机器人；一个或多个处理器；存储器；以及一种或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述的程序包括用于执行以下步骤：S1：清洗路径的确立：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；S2：预调路径的确立：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；S3：调整终点的确立：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；S4：调整路径的确立：计算机器人位于P1位置或P2位置，-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；S4：完成调整：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
在上述的存储介质中，清洗路径Ln的沿船壁竖直方向上的坐标为y，设船壁与铅垂线的夹角为α，计算机器人的理论水深位置h0＝|y*cosα|，-当y1<y且y2<y时，机器人位于P2；-当y1>y且y2>y时，机器人位于P1；-当y1<y且y2>y时，对比h与h0，若h<h0则机器人位于P1位置，若h>h0则机器人位于P2位置。
在上述的存储介质中，所述的清洗路径包括多条横向路径以及间隔设置于横向路径两端的纵向路径，所述的清洗路径呈“己”字型。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用大量术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (6)
1.一种船壁清洗机器人的路径调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：清洗路径的确立：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；
S2：预调路径的确立：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；
S3：调整终点的确立：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；
S4：调整路径的确立：计算机器人位于P1位置或P2位置，
-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；
-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；
S4：完成调整：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
2.根据权利要求1所述的一种船壁清洗机器人的路径调整方法，其特征在于，清洗路径Ln的沿船壁竖直方向上的坐标为y，设船壁与铅垂线的夹角为α，计算机器人的理论水深位置h0＝|y*cosα|，
-当y1<y且y2<y时，机器人位于P2；
-当y1>y且y2>y时，机器人位于P1；
-当y1<y且y2>y时，对比h与h0，若h<h0则机器人位于P1位置，若h>h0则机器人位于P2位置。
3.根据权利要求1所述的一种船壁清洗机器人的路径调整方法，其特征在于，所述的清洗路径包括多条横向路径以及间隔设置于横向路径两端的纵向路径，所述的清洗路径呈“己”字型。
4.一种船壁清洗机器人的路径调整装置，其特征在于，包括
用于确立清洗路径的装置：系统中预设有机器人的清洗路径，计算并获取机器人当前位于的横向路径并设为Ln；
用于确立预调路径的装置：设机器人运行的起始点为S，设机器人运行的终止点为T，定位指示器测定机器人与S的距离并设为r1，定位指示器测定机器人与T的距离并设为r2，以S为圆心r1为半径获得圆C1，以T为圆心r2为半径获得圆C2，计算C1与C2并获得C1与C2的两个交点以及坐标，设靠近水面的交点为P1，设远离水面的交点为P2，且P1的坐标为(x1,y1)，P2的坐标为(x2,y2)，P1和P2的连线及其延长线设为预调路径L1；
用于确立调整终点的装置：计算L1与Ln的相交点并设为P，P即为调整终点；
用于确立调整路径的装置：计算机器人位于P1位置或P2位置，
-当机器人位于P1位置时，P1和P的连线即为调整路径；
-当机器人位于P2位置时，P2和P的连线即为调整路径；
用于驱动机器人完成调整的装置：驱动机器人沿调整路径运行直至到达P。
5.一种船壁清洗机器人的路径调整设备，包括：
机器人；
一个或多个处理器；
存储器；以及
一种或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述的程序包括用于执行如权利要求1-3任意一项所述的一种船壁清洗机器人的路径调整方法。
6.一种存储介质，存储有与机器人结合使用的计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以如权利要求1-3任意一项所述的一种船壁清洗机器人的路径调整方法。
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