[发明专利]一种基于船体模型的水下清洗机器人路径规划方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于船体模型的水下清洗机器人路径规划方法及系统。

背景技术

现阶段水下爬壁清洗机器人的清洗作业是在确定船体尺寸条件下，人工操控机器人沿着设定的工作路径清洗作业区域的过程，这其中要保证：一是对船外壁无偏差地进行覆盖式路径运动；二是在不同曲面切换不同的清洗工艺模式，并同时避免船体壁面涂层被破坏。因为对于不同种类，用途，型号的船舶，其船体壁面形貌差异很大，所以每次作业前都要对其先进行路径规划。目前，通用的方法是依靠有经验的工程师逐条编写路径，针对不同船体，工程师对路径规划的时间一般为7-15天，而且极为繁琐和耗费精力，且通用性不高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能缩短作业时间的基于船体模型的水下清洗机器人路径规划方法及系统。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于船体模型的水下清洗机器人路径规划方法，包括以下步骤：

A、根据船体模型，将船体清洗作业区域分成若干单位面；

B、在得到的多个单位面上分别进行分区路径规划，得到各单位面上的分区路径；

C、对各单位面上的分区路径进行轨迹优化连接，得到离线路径；

D、将得到的离线路径输入至机器人进行作业；

E、对机器人进行路径跟踪，并根据路径跟踪误差进行补偿校正。

作为所述的一种基于船体模型的水下清洗机器人路径规划方法的进一步改进，所述步骤C具体包括：

C1、查找任意两个单位面之间的最短距离；

C2、根据任意两个单位面之间的最短距离，通过邻近算法查找任意两个单位面之间的最短路径；

C3、根据最短距离和最短路径，得到单位面之间的连接序列；

C4、查找相连接的每个单位面中的连接路径。

作为所述的一种基于船体模型的水下清洗机器人路径规划方法的进一步改进，所述步骤E具体包括：

E1、对机器人进行路径跟踪，得到机器人的实际输出路径；

E2、根据实际输出路径和离线路径，计算路径跟踪误差；

E3、判断路径跟踪误差是否小于预设的跟踪精度范围，若是，则继续进行作业；反之，则执行步骤E4；

E4、将路径跟踪误差输入到补偿器中；

E5、通过补偿器对输出的控制信号进行信号补偿。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种基于船体模型的水下清洗机器人路径规划系统，包括：

划分单元，用于根据船体模型，将船体清洗作业区域分成若干单位面；

分区规划单元，用于在得到的多个单位面上分别进行分区路径规划，得到各单位面上的分区路径；

优化连接单元，用于对各单位面上的分区路径进行轨迹优化连接，得到离线路径；

作业单元，用于将得到的离线路径输入至机器人进行作业；

路径跟踪单元，用于对机器人进行路径跟踪，并根据路径跟踪误差进行补偿校正。

作为所述的一种基于船体模型的水下清洗机器人路径规划系统的进一步改进，所述优化连接单元具体包括：

最短距离查找单元，用于查找任意两个单位面之间的最短距离；

最短路径查找单元，用于根据任意两个单位面之间的最短距离，通过邻近算法查找任意两个单位面之间的最短路径；

连接序列查找单元，根据最短距离和最短路径，得到单位面之间的连接序列；

连接路径查找单元，用于查找相连接的每个单位面中的连接路径。

作为所述的一种基于船体模型的水下清洗机器人路径规划系统的进一步改进，所述路径跟踪单元具体包括：

实际输出路径获取单元，对机器人进行路径跟踪，得到机器人的实际输出路径；

误差计算单元，用于根据实际输出路径和离线路径，计算路径跟踪误差；

误差判断单元，用于判断路径跟踪误差是否小于预设的跟踪精度范围，若是，则继续进行作业；反之，则执行误差输入单元；

误差输入单元，用于将路径跟踪误差输入到补偿器中；

信号补偿单元，用于通过补偿器对输出的控制信号进行信号补偿。

本发明的有益效果是：

本发明一种基于船体模型的水下清洗机器人路径规划方法及系统通过对模型进行分区路径规划，然后优化连接，最后根据路径跟踪误差进行校正，从而可优化清洗轨迹，大大缩短作业时间，有效提升清洗效果，并且通用性较高，适用于各种船体。

附图说明