[发明专利]一种欠驱动水下机器人远距离精确自主搭载对接控制方法

权利要求书

1.一种欠驱动水下机器人远距离精确自主搭载对接控制方法，其特征在于：包括以下步 骤，

步骤一：航渡过程：基于预知的基站位姿信息，控制水下机器人航行至对接起始点，预 知的基站位姿信息为基站上搭载对接装置大地坐标系下GPS纬度、GPS经度、相对水平面深 度、横滚角、俯仰角及艏向角；

步骤二：粗对准过程：控制水下机器人按照预定的航线进行航行，航行过程中调整姿态， 保证速度、深度和艏向控制稳定，利用水下机器人的水下声学超短基线定位系统对基站引导 定位信息进行收集，直到引导定位信息数量大于门限值，并且引导定位信息连续稳定；

步骤三：精对准过程：对稳定的基站引导定位信息进行处理，完成水下机器人载体坐标 系下基站位置的精确估计，根据基站引导定位信息实时地对水下机器人的航线、航行姿态进 行微调，直到水下机器人与基站横向和垂向偏差满足搭载对接要求；

步骤四：对接过程：水下机器人进入到基站内后载体运动速度迅速下降至0，此时水下机 器人主推持续工作，待基站完成对水下机器人的夹持动作后，主推关闭；

步骤五：退出过程：水下机器人和基站完成能量与信息交换后，基站松开水下机器人， 水下机器人开始倒车，在后退距离L后，停止倒车，转入到其他作业。

2.根据权利要求1所述的一种欠驱动水下机器人远距离精确自主搭载对接控制方法，其 特征在于：还包括步骤六，水下机器人出现异常状态时，返回步骤一控制水下机器人重新进 行对接操作，或者回到待命点待命。

3.根据权利要求1所述的一种欠驱动水下机器人远距离精确自主搭载对接控制方法，其 特征在于：还包括步骤六，水下机器人对于自身状态进行持续的检测，当异常状态出现时， 根据异常状态的类别采取相应的措施，异常状态包括系统超时、机器人离开作业区、剩余能 源不足、目标点不可达、偏离航线过远、机器人无法移动、传感器故障和执行器故障；对于 对接过程中出现的异常状态，采取水下机器人上浮至水面等待命令，若水下机器人无法退出 基站时，先停止倒车，启动正车重新对接，然后再次倒车。

4.根据权利要求1所述的一种欠驱动水下机器人远距离精确自主搭载对接控制方法，其 特征在于：所述的步骤二中，水下声学超短基线定位系统采集基站定位信息后，对得到的连 续的基站定位信息先进行时间补偿，然后进行姿态补偿，最后进行坐标变换，将基站定位信 息转化为大地坐标系的基站定位信息；采用滑动窗口的方法判断基站定位信息是否稳定。

5.根据权利要求1所述的一种欠驱动水下机器人远距离精确自主搭载对接控制方法，其 特征在于：所述的水下机器人头部安装有水下声学超短基线定位系统，水下机器人中部搭载 了电池舱和控制舱，水下机器人尾部装有惯导系统、天线、垂直舵、水平舵及主推装置。

6.根据权利要求1所述的一种欠驱动水下机器人远距离精确自主搭载对接控制方法，其 特征在于：所述的基站包括水声信标、喇叭口、捕获笼和基座，喇叭口位于捕获龙的一侧， 捕获笼安装在基座上方，水声信标安装在喇叭口上。

7.根据权利要求1所述的一种欠驱动水下机器人远距离精确自主搭载对接控制方法，其 特征在于：所述的对接过程中水下机器人朝着喇叭口中心航行，在喇叭口的导向作用下进入 到捕获笼内。