CN114771778A - 一种用于水下机器人的回收方法、回收装置及水下机器人 - Google Patents

一种用于水下机器人的回收方法、回收装置及水下机器人 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于水下机器人的回收方法、回收装置及水下机器人，解决了水下机器人无法自主回收的问题。所述用于水下机器人的回收方法，应用于无人船一侧，包括：接收返航任务；持续发送第一定位信息以引导所述水下机器人靠近；判断所述水下机器人是否在第一预设位置范围内，若所述水下机器人在第一预设位置范围内，发送第二定位信息；判断所述水下机器人是否对接完成，若对接完成，回收所述水下机器人。

Description

一种用于水下机器人的回收方法、回收装置及水下机器人
技术领域
本发明涉及海洋技术工程领域，具体涉及一种用于水下机器人的回收方法、回收装置及水下机器人。
背景技术
无人自主水下机器人(Autonomous underwater vehicle，AUV)作为一种无人无缆的水下系统平台，可用于海底地形测绘、目标搜救、资源勘探、科学考察等多种任务。现有的无人自主水下机器人的回收方式离不开人工操作，无法实现全流程的无人化运营工作模式。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于水下机器人的回收方法、回收装置及水下机器人，解决了水下机器人无法自主回收的问题。
本发明一实施例提供的一种用于水下机器人的回收方法，应用于无人船一侧，包括：
接收返航任务；
持续发送第一定位信息以引导所述水下机器人靠近；
判断所述水下机器人是否在第一预设位置范围内，若所述水下机器人在第一预设位置范围内，发送第二定位信息；
判断所述水下机器人是否对接完成，若对接完成，回收所述水下机器人。
在一种实施方式中，所述回收所述水下机器人的步骤包括：
拖曳水下机器人至第二预设位置，并锁紧所述水下机器人；
发送抓取指令。
在一种实施方式中，所述回收所述水下机器人的步骤还包括：
接收所述抓取指令，获取水下机器人的位置；
基于所述水下机器人的位置规划路径，并按照规划的路径抓取所述水下机器人。
在一种实施方式中，在所述回收所述水下机器人的步骤后还包括：检测所述水下机器人是否置于第三预设位置，若是，开启充电模式。
在一种实施方式中，所述第一定位信息为声学信号。
在一种实施方式中，所述第二定位信息为光学信号。
一种用于水下机器人的回收方法，应用于水下机器人一侧，包括：
接收返航任务，并航向无人船；
接收第一定位信息，基于所述第一定位信息靠近无人船；
接收第二定位信息，基于所述第二定位信息调整位置和姿态；
判断调整后的位置和姿态是否满足预设状态，若是，加速冲撞以完成对接。
在一种实施方式中，所述水下机器人包括艏部；所述无人船包括对接装置，所述对接装置包括对接口；
所述基于所述第二定位信息调整位置和姿态的步骤包括：调整所述水下机器人的艏部朝向所述无人船的对接装置的对接口。
一种水下机器人的回收装置，包括：
第一接收模块，用于接收返航任务；
第一定位模块，用于持续发送第一定位信息以引导所述水下机器人靠近；
判断模块，用于判断所述水下机器人是否在第一预设位置范围内；判断所述水下机器人是否对接完成；
第二定位模块，用于发送第二定位信息；
回收模块，用于回收所述水下机器人。
一种水下机器人，包括：
第二接收模块，用于接收返航任务；接收第一定位信息；接收第二定位信息；
判断模块，用于判断调整后的位置和姿态是否满足预设状态；
驱动模块，用于航向无人船；加速冲撞以完成对接。
本发明实施例提供的一种用于水下机器人的回收方法、回收装置及水下机器人，所述水下机器人的回收方法包括接收返航任务；持续发送第一定位信息以引导所述水下机器人靠近；判断所述水下机器人是否在第一预设位置范围内，若所述水下机器人在第一预设位置范围内，发送第二定位信息；判断所述水下机器人是否对接完成，若对接完成，回收所述水下机器人。通过上述水下机器人的回收方法可实现自主水下机器人(简称：AUV)的无人化全自动回收，实现无人船与自主水下机器人的自动布放作业、水下自动对接和能源自动循环补给，从而实现由无人船和多个AUV组成无人化运营的水下探测作业系统，降低了人工成本，提高水下探测作业效率。
附图说明
图1所示为本发明一实施例提供的一种用于水下机器人的回收方法的流程图。
图2所示为本发明另一实施例提供的一种用于水下机器人的回收方法的流程图。
图3所示为本发明一实施例提供的一种水下机器人的回收装置的结构示意图。
图4所示为本发明一实施例提供的一种水下机器人的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
经本申请发明人研究发现，现阶段水下机器人的布放回收的方式一般有以下三种：第一种是人工手动挂缆，或采用缆枪与AUV挂接的方式实现布放回收AUV；第二种是人工操纵机械装置，如机械臂、电动绞车等对AUV进行布放和作业后的回收；第三种是利用无人船自主布放回收AUV。但以上几种方式都存在应用痛点：一是AUV的布放回收需要中小型母船支持和运营维护团队，母船和AUV都离不开人工操作；二是出于便携性考虑，AUV携带的能源有限，当其能源耗尽时，仍需人工回收至母船甲板进行能源补给。因此即便采用了无人船自主回收AUV，仍无法实现全流程的无人化运营工作模式。基于以上考虑要实现AUV的无人化运营，既需要实现自主布放回收功能，还需要提供一种无人工辅助的自动充电方法。
随着人工智能和互联网技术的的发展，水下对接技术、水下通信技术、机械臂三维视觉技术、无线充电技术等在工业领域逐步得到应用和推广，这也给水下探测作业带来的技术的革新，未来水下探测作业必将是往无人化、协同化和智能化方向发展。针对上述问题，本专利提出了一种用于AUV的回收及能源补给方法，有效地解决AUV水下回收难的问题，以及AUV能源补给难的问题，实现了AUV全流程的无人化运营水下探测作业，为水下探测作业提供了一个高效的解决方案。
本实施例提供了一种用于水下机器人的回收方法，该方法应用于无人船一侧，如图1所示，所述用于水下机器人的回收方法包括：
步骤01:接收返航任务。
无人船包括对接装置，所述对接装置包括第一定位装置；所述无人船包括控制装置；控制装置用于发送返航任务，对接装置能够接收返航任务。
AUV执行完任务或AUV电量不足时，会主动发送回收指令，远程接收岸基指挥中心接收到AUV发送的回收指令后，会发送返航任务。
步骤02:持续发送第一定位信息以引导所述水下机器人靠近。
对接装置通过第一定位装置持续发送第一定位信息以引导所述水下机器人靠近无人船。
可选地，所述对接装置为水下拖拽式对接装置。可选地，第一定位装置为声学定位系统，所述第一定位信息为声学信号。水下拖曳式对接装置通过内部的声学定位系统持续发送定位信息引导AUV接近水下对接装置。
步骤03：判断所述水下机器人是否在第一预设位置范围内，若所述水下机器人在第一预设位置范围内，发送第二定位信息。当AUV航行接近水下对接装置第一预设范围内，水下对接装置启用第二定位装置发送第二定位信息，以提供准确的相对位置。
可选地，第一预设位置范围为AUV与水下对接装置之间的距离为0.5m的范围；第二定位装置为光学定位系统；第二定位信息为光学信号。当AUV航行接近水下对接装置0.5m范围内，水下对接装置启用光学定位系统的引导灯以提供准确的相对位置。
步骤04:判断所述水下机器人是否对接完成，若对接完成，回收所述水下机器人。
所述回收所述水下机器人的步骤包括：
步骤041:拖曳水下机器人至第二预设位置，并锁紧所述水下机器人；
步骤042:发送抓取指令。
所述回收所述水下机器人的步骤还包括：
步骤043:接收所述抓取指令，获取水下机器人的位置；
步骤044:基于所述水下机器人的位置规划路径，并按照规划的路径抓取所述水下机器人。
水下拖曳式对接装置前端通过一根脐带缆与无人船的电动绞车连接，AUV对接完成后，无人船上的电动绞车拖曳AUV回收至无人船月池中的第二预设位置，电动绞车自动锁紧AUV，之后发送抓取指令，以触发机械臂回收AUV至充电方舱，其中所述充电方舱为无线充电方舱。机械臂收到抓取指令后，通过三维点云摄像头获取AUV与机械臂平台的相对位置并自主规划路径，完成AUV识别、机械臂抓取并回收AUV至无线充电方舱中，至此AUV的回收工作完成。
在所述回收所述水下机器人的步骤后还包括：检测所述水下机器人是否置于第三预设位置，若是，开启充电模式。无线充电方舱检测到AUV入舱后，自动启用无线充电模式；无线充电方舱左右各1个，布置在无人船主甲板月池的两侧，由4个AUV储存格组成，每个储存格中布置一个圆弧形的无线充电线圈，采用电磁波的形式，实现对AUV的能源补给。
AUV充电完成后，由三维摄像机识别无线充电方舱AUV的存放位置，机械臂自动规划路径完成AUV抓取并放置月池中，放置位置保证AUV的艏部朝向船体甲板外侧，AUV下水后自动进入预设的航行任务。
本实施例提供一种水下机器人的回收方法，应用于水下机器人一侧，如图2所示，所述水下机器人的回收方法包括：
步骤10:接收返航任务，并航向无人船。
AUV执行完任务或AUV电量不足时，自动上浮并发送回收指令，远程接收岸基指挥中心接收到AUV发送的回收指令后，会发送返航任务。当AUV收到返航任务并航向水面无人船。
步骤20:接收第一定位信息，基于所述第一定位信息靠近无人船。
当AUV靠近无人船后，无人船的对接装置的第一定位装置会发出第一定位信息，AUV接收到第一定位信息后，根据第一定位信息靠近无人船直至到达第一预设位置范围内。
步骤30:接收第二定位信息，基于所述第二定位信息调整位置和姿态；
当AUV到达第一预设位置范围内后，无人船的对接装置的第二定位装置会发出第二定位信息，AUV接收到第二定位信息后，根据第二定位信息调整自身的位置和姿态。
步骤40:判断调整后的位置和姿态是否满足预设状态，若是，加速冲撞以完成对接。
可选地，第二定位装置为光学定位系统，第二定位信息为光学信息。AUV艏部摄像头检测到光源，通过自动微调接近水下对接装置的对接位置；当AUV满足对接位置精度时，启动对接程序，AUV加速冲撞进入对接位置喇叭口。
本实施例提供一种水下机器人的回收装置100，如图3所示，所述水下机器人的回收装置100包括第一接收模块10、第一定位模块20、判断模块30、第二定位模块40和回收模块50。其中：
第一接收模块10用于接收返航任务；
第一定位模块20用于持续发送第一定位信息以引导所述水下机器人靠近；
判断模块30用于判断所述水下机器人是否在第一预设位置范围内；判断所述水下机器人是否对接完成；
第二定位模块40用于发送第二定位信息；
回收模块50用于回收所述水下机器人。
本实施例提供一种水下机器人200，如图4所示，所述水下机器人200包括第二接收模块60、判断模块70和驱动模块80。其中，
第二接收模块60用于接收返航任务；接收第一定位信息；接收第二定位信息；
判断模块70用于判断调整后的位置和姿态是否满足预设状态；
驱动模块80用于航向无人船；加速冲撞以完成对接。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。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、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
另外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
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。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于水下机器人的回收方法，应用于无人船一侧，其特征在于，包括：
接收返航任务；
持续发送第一定位信息以引导所述水下机器人靠近；
判断所述水下机器人是否在第一预设位置范围内，若所述水下机器人在第一预设位置范围内，发送第二定位信息；
判断所述水下机器人是否对接完成，若对接完成，回收所述水下机器人。
2.根据权利要求1所述的用于水下机器人的回收方法，其特征在于，所述回收所述水下机器人的步骤包括：
拖曳水下机器人至第二预设位置，并锁紧所述水下机器人；
发送抓取指令。
3.根据权利要求1所述的用于水下机器人的回收方法，其特征在于，所述回收所述水下机器人的步骤还包括：
获取水下机器人的位置；
基于所述水下机器人的位置规划路径，并按照规划的路径抓取所述水下机器人。
4.根据权利要求1所述的用于水下机器人的回收方法，其特征在于，在所述回收所述水下机器人的步骤后还包括：检测所述水下机器人是否置于第三预设位置，若是，开启充电模式。
5.根据权利要求1所述的用于水下机器人的回收方法，其特征在于，所述第一定位信息为声学信号。
6.根据权利要求1所述的用于水下机器人的回收方法，其特征在于，所述第二定位信息为光学信号。
7.一种用于水下机器人的回收方法，应用于水下机器人一侧，其特征在于，包括：
接收返航任务，并航向无人船；
接收第一定位信息，基于所述第一定位信息靠近无人船；
接收第二定位信息，基于所述第二定位信息调整自身位置和姿态；
判断调整后的位置和姿态是否满足预设状态，若是，加速冲撞以完成对接。
8.根据权利要求7所述的用于水下机器人的回收方法，其特征在于，所述水下机器人包括艏部；所述无人船包括对接装置，所述对接装置包括对接口；
所述基于所述第二定位信息调整位置和姿态的步骤包括：调整所述水下机器人的艏部朝向所述无人船的对接装置的对接口。
9.一种水下机器人的回收装置，其特征在于，包括：
第一接收模块，用于接收返航任务；
第一定位模块，用于持续发送第一定位信息以引导所述水下机器人靠近；
判断模块，用于判断所述水下机器人是否在第一预设位置范围内；判断所述水下机器人是否对接完成；
第二定位模块，用于发送第二定位信息；
回收模块，用于回收所述水下机器人。
10.一种水下机器人，其特征在于，包括：
第二接收模块，用于接收返航任务；接收第一定位信息；接收第二定位信息；
判断模块，用于判断调整后的位置和姿态是否满足预设状态；
驱动模块，用于航向无人船；加速冲撞以完成对接。
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