[发明专利]一种基于状态机模型的水下机器人控制系统

说明书

技术领域

本发明属于水下机器人研究技术领域，尤其涉及一种基于状态机模型的水下机器人控制系统。

背景技术

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称潜水器，水下机器人主要运用在海上救援，井下行道地形复杂，运煤轨道等条件都将限制起作用发挥，水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具，无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种，它的工作方式是由水面母船上的工作人员，通过连接潜水器的脐带提供动力，操纵或控制潜水器，通过水下电视、声呐等专用设备进行观察，还能通过机械手，进行水下作业，目前，无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。

水下机器人工作在环境复杂的水下，各种流场相互交汇的场所，使用传统的控制系统对水下机器人的控制精度以及控制效率很难达到要求，同时传统的水下机器人的控制程序设计复杂，容易产生软件漏洞且不易被发现，控制精度差，运行效率低的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于状态机模型的水下机器人控制系统，旨在解决传统的控制系统对水下机器人的控制精度以及控制效率很难达到要求。同时传统的水下机器人的控制程序设计复杂，容易产生软件漏洞且不易被发现，控制精度差，运行效率低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于状态机模型的水下机器人控制系统，该基于状态机模型的水下机器人控制系统包括：状态监测单元、状态机任务管理单元、运动控制单元；

与水下机器人控制系统连接，用于通过整合控制信息和姿态信息来实现水下机器人控制的状态监测单元；

与水下机器人控制系统连接，用于采用状态机模型，以状态、事件和行为三要素决定控制过程，实现水下机器人控制的状态机任务管理单元；

与水下机器人控制系统连接，用于根据环境参数和人为控制信息决定水下机器人的运动控制方式为手动还是自动的运动控制单元。

进一步，状态监测单元还包括：

用于获取状态监测单元的信息和数据，进行解读和分析的第一数据解析模块，把信息和数据分为视频、系统状态、机器人姿态和传感器数据；

与第一数据解析模块连接，用于对第一数据解析模块的视频信息进行人工判定的人工判定状态模块，接收第一数据解析模块分析的视频信息；

与第一数据解析模块连接，用于采用自定义的状态识别函数，由系统状态、机器人姿态和传感器数据信息得到系统的状态，对第一数据解析模块的系统状态、机器人姿态和传感器数据进行自动判定的自动状态判定模块，接收第一数据解析模块分析的系统状态、机器人姿态和传感器数据；

与人工状态判定模块和自动状态判定模块连接，用于对水下机器人的转台进行识别和判定的状态模块，接收人工状态判定模块和自动状态判定模块的判别结果；

与水下机器人的人工设置装置连接，用于实现操作人员与水下机器人联系的人机交互接口；

与人机交互接口连接，用于对操作人员输入的信息进行处理的信息处理模块；

与信息处理模块连接，用于对操作人员的任务进行设置的任务设定模块，接收信息处理模块处理的信息；

与任务设定模块和状态模块连接，用于将系统状态与人工设定的任务模式相比较，验证状态是否匹配，并将任务及匹配数据发送给水下机器人，把操作员设置任务和水下机器人的状态进行向匹配的状态匹配单元，把调整后的水下机器人的状态信息进行输出。

进一步，状态机任务管理单元包括：状态模块、事件模块、行为模块；

用于对水下机器人的垂直航行状态、水平航行状态、悬停状态、观测状态和异常状态信息，实现水下机器人控制的状态模块；

与状态模块连接，用于对水下机器人的菜单触发事件、推进器运动触发事件、摄像机参数调节触发事件、光照调节触发事件、传感器采样设置触发事件和警报触发事件，实现水下机器人控制的事件模块；

与状态模块连接，用于对水下机器人的菜单切换、运动器动作和观测器动作等，收到控制指令后的响应，实现水下机器人控制的行为模块。

进一步，事件模块包括：是否接收到特定的任务数据、是否接收到正确的人机交互指令、是否出现异常状态。

进一步，状态机任务管理单元还设置有：