本公開涉及船舶領(lǐng)域，具體的涉及一種船體遍歷方法及船體遍歷機器人。

背景技術(shù)：

隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，遠洋運輸事業(yè)變得更加重要了，船舶正承擔海上交通運輸?shù)闹饕蝿?wù)，同時也承受著來自海洋的強腐蝕，故而使用水下機器人清刷、檢測船體等，已然成為當前研究熱點。已有的水下機器人普遍采用上位機和下位機互相反饋的方式，下位機位于機器人本體，接收上位機的命令，在人工監(jiān)控下完成清刷工作。這種方式可能由于外界因素影響、機器人偏離清洗路徑、視覺誤差等造成不能遍歷整個船體的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本公開提供了一種船體遍歷方法，該方法包括：將機器人置于船體初始位置；設(shè)置距離H，開啟船體邊緣識別裝置和實時姿態(tài)調(diào)整裝置，并控制機器人在水平方向向前移動；檢測到第一個邊緣后，控制機器人倒退；檢測到第二個以后的邊緣停下并關(guān)閉邊緣識別裝置，沿豎直方向移動距離H后再轉(zhuǎn)向水平方向繼續(xù)移動并打開邊緣識別裝置，直到深度達到船底時結(jié)束遍歷。

對于上述的船體遍歷方法，在一種可能的實施方式中，所述船體邊緣識別裝置：根據(jù)船體數(shù)據(jù)計算船體邊緣傾斜角最大值；設(shè)置檢測周期T、最大次數(shù)N、傾斜角差值閾值θ，N為正整數(shù)；每相鄰兩次檢測傾斜角差值大于預(yù)設(shè)閾值的次數(shù)到達N時判斷已到達船體邊緣。

對于上述的船體遍歷方法，在一種可能的實施方式中，所述實時姿態(tài)調(diào)整裝置：根據(jù)機器人寬度和清洗面寬度計算最大允許偏移閾值W；設(shè)置檢測周期T，在每次沿豎直方向移動距離H后檢測深度并設(shè)置為初始深度D；檢測當前的深度D1，并計算D1與D的絕對值；判斷所述絕對值與W的關(guān)系，在絕對值不小于W時校準機器人姿態(tài)。

對于上述的船體遍歷方法，在一種可能的實施方式中，，所述校準機器人姿態(tài)包括：判斷D1-D＞0時，向上調(diào)整：判斷D1-D＜0時，向下調(diào)整。

對于上述的船體遍歷方法，在一種可能的實施方式中，所述調(diào)整包括兩個階段：第一階段：使一側(cè)行走輪降速到達深度D2，D2位于D和D1之間；第二階段：兩側(cè)行走輪交替變換速度前進，直到機器人的深度為D。

為了解決上述技術(shù)問題，本公開提供了一種船體邊緣識別裝置，包括：傾斜角計算模塊，用于根據(jù)船體數(shù)據(jù)計算船體邊緣傾斜角最大值；第一設(shè)置模塊，用于設(shè)置檢測周期T、最大次數(shù)N、傾斜角差值閾值θ，N為正整數(shù)；第一判斷模塊，用于每相鄰兩次檢測傾斜角差值大于θ的次數(shù)到達N時判斷已到達船體邊緣。

為了解決上述技術(shù)問題，本公開提供了一種實時姿態(tài)調(diào)整裝置，包括：偏移閾值計算模塊，用戶根據(jù)機器人寬度和清洗面寬度計算最大允許偏移閾值W；第二設(shè)置模塊，用于設(shè)置檢測周期T，在每次沿豎直方向移動距離H后記錄初始深度D；檢測模塊，用于檢測當前的深度D1，并計算D1與D的絕對值；第二判斷模塊，用于判斷絕對值與W的關(guān)系，在絕對值不小于W時校準機器人姿態(tài)。

對于上述的實時姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實施方式中，所述校準機器人姿態(tài)包括：判斷D1-D＞0時，向上調(diào)整；判斷D1-D＜0時，向下調(diào)整。

對于上述的實時姿態(tài)調(diào)整裝置，在一種可能的實施方式中，所述調(diào)整包括兩個階段：第一階段：使一側(cè)行走輪降速到達深度D2，D2位于D和D1之間；第二階段：兩側(cè)行走輪交替變換速度前進，直到機器人的深度為D。

為了解決上述技術(shù)問題，本公開提供了一種船體遍歷機器人，包括：所述的船體邊緣識別裝置和所述的實時姿態(tài)調(diào)整裝置。

通過本公開提供的船體遍歷方法及船體遍歷機器人，可以實現(xiàn)自動遍歷整個船體，提高遍歷效率，節(jié)省人工成本。

根據(jù)下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發(fā)明的其它特征及方面將變得清楚。

附圖說明

包含在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面，并且用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是根據(jù)一示例性實施例的一種船體遍歷方法的流程圖。

圖2是根據(jù)一示例性實施例的船體遍歷路徑圖。

圖3是根據(jù)一示例性實施例的一種船體邊緣識別的流程圖。

圖4是根據(jù)一示例性實施例的一種實時姿態(tài)校準的流程圖。

圖5是根據(jù)一示例性實施例的一種船體邊緣識別裝置的框圖。

圖6是根據(jù)一示例性實施例的一種實時姿態(tài)校準裝置的框圖。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細說明本發(fā)明的各種示例性實施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實施例。

另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，沒有某些具體細節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在一些實例中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。

實施例1

圖1示出一示例性實施例的一種船體遍歷方法的流程圖。所述船體遍歷方法可用于檢測船體表面狀況、清洗船體、在船體表面涂敷材料等。如圖1所示，該方法包括：

步驟S11，將機器人置于船體初始位置；

在一種可能的實施方式中，由人工將機器人放置于船身待清刷區(qū)域，例如可以是左上、右上、左下或右下，不對具體位置做嚴格要求，兩側(cè)與船體邊緣的距離小于船身長度的十分之一即可。也可以通過機械裝置自動將機器人放置于船身待清刷區(qū)域。

步驟S12：設(shè)置距離H，開啟船體邊緣識別裝置和實時姿態(tài)調(diào)整裝置，并控制機器人在水平方向向前移動；

在一種可能的實施方式中，距離H為向下位移的距離，也可以是向上位移的距離。根據(jù)遍歷方向確定。

在一種可能的實施方式中，距離H與機器人的寬度和機器人清洗面的寬度有關(guān)，正確選擇距離H的值可以在很大程度上提高清洗效率。

在一種可能的實施方式中，如圖2所示，圖2是根據(jù)一示例性實施例的遍歷路徑圖，機器人100將開始向與自身距離較近的船體邊緣方向移動，開啟內(nèi)置的船體邊緣識別裝置和實時姿態(tài)校準裝置。

在一種可能的實施方式中，如圖3所示，圖3是根據(jù)一示例性實施例的一種船體邊緣識別的流程圖，所述船體邊緣識別裝置根據(jù)船體數(shù)據(jù)計算船體邊緣傾斜角最大值；設(shè)置檢測周期T、最大次數(shù)N、傾斜角差值閾值θ，N為正整數(shù)，每相鄰兩次檢測傾斜角差值大于預(yù)設(shè)閾值的次數(shù)到達N時判斷已到達船體邊緣。其中，所述船體數(shù)據(jù)是預(yù)先導(dǎo)入的待遍歷船舶的規(guī)格數(shù)據(jù)。船體兩側(cè)邊緣是曲面，根據(jù)船體數(shù)據(jù)可計算兩側(cè)邊緣與船體水平軸線所在豎直平面所成角度的最大值，也就是船體邊緣傾斜角最大值。其中，當機器人到達船體邊緣時，傾角不斷增大，為了更加準確的判斷機器人是否到達船體邊緣，船體邊緣識別裝置采用多次連續(xù)檢測判斷。因此，設(shè)置監(jiān)測周期T、最大次數(shù)N、傾斜角差值閾值θ，采用九軸傳感器相鄰兩次檢測的X軸數(shù)據(jù)可以計算傾斜角的差值，比較傾斜角差值與傾斜角差值閾值θ的關(guān)系，當傾斜角差值連續(xù)N次超過傾斜角差值閾值θ時，則判斷機器人達到了船體邊緣。在上述過程中，也可以將傾斜角差值閾值θ替換為在X軸方向的距離差值，此時的九軸傳感器X軸數(shù)據(jù)時間與時間T前的九軸傳感器X軸數(shù)據(jù)就會有明顯的差值，當此差值連續(xù)N次超過一個閾值時，，則判斷機器人達到了船體邊緣。所述傾斜角差值閾值與邊緣傾斜角最大值，機器人行動速度V以及檢測周期T同時決定，滿足線性關(guān)系，具體的閾值計算公式應(yīng)由實際情況決定。當機器人到達船體邊緣后，向上位機反饋到達信號。

在一種可能的實施方式中，如圖4所示，圖4是根據(jù)一示例性實施例的一種實時姿態(tài)校準的流程圖，所述實時姿態(tài)裝置調(diào)整根據(jù)機器人寬度和清洗面寬度計算最大允許偏移閾值W；設(shè)置檢測周期T，在每次沿豎直方向移動距離H后檢測深度并設(shè)置為初始深度D；檢測當前的深度D1，并計算D1與D的絕對值；判斷所述絕對值與W的關(guān)系，在絕對值不小于W時校準機器人姿態(tài)。其中，在每次沿豎直方向移動距離H后，根據(jù)九軸傳感器Z軸數(shù)據(jù)和水深傳感器數(shù)據(jù)確定當前深度，記錄初始位置的深度值為D。每隔時間T檢測深度值，記為當前深度值D1，并計算D1與D的絕對值，當D1與D的絕對值大于等于最大允許偏移閾值W時，向上位機反饋信號開始進行機器人姿態(tài)校準。具體地，姿態(tài)校準開始前需要根據(jù)D1是否大于D判斷是需要向上調(diào)整姿態(tài)還是向下調(diào)整姿態(tài)。以向下調(diào)整為例，若D1不大于D，則可認為機器人的位置發(fā)生了向上偏移，需要進行向下調(diào)整，為了使機器人在完成調(diào)整后前進方向與路徑平行，故將調(diào)整過程分為兩個部分，第一個部分是上輪降速使機器人重心慢慢偏移至D1與D的中點位置，即新檢測到的深度D2與D的差值為W/2；第二部分是上下輪交換速度使機器人的深度慢慢接近D，整體的調(diào)整路徑呈一個平躺著的“S”形。確定姿態(tài)校準完成后，向上位機反饋信號。當然，上述只是一種示例，也可以采用其他的方式進行調(diào)整。

步驟S13：檢測到第一個邊緣后，控制機器人倒退；

在一種可能的實施方式中，如圖2所示，圖2是根據(jù)一示例性實施例的遍歷路徑圖，機器人100可以先向左側(cè)移動，移動到船體邊緣時，由于右側(cè)的船體并沒有遍歷到，因此，控制機器人倒退已達到完全遍歷的目的。

步驟S14：檢測到第二個以后的邊緣停下并關(guān)閉邊緣識別裝置，沿豎直方向移動距離H后再轉(zhuǎn)向水平方向繼續(xù)移動并打開邊緣識別，直到深度達到船底時結(jié)束遍歷。

在一種可能的實施方式中，可以根據(jù)船體高度數(shù)據(jù)和H值的關(guān)系判斷是否到達船底，也可以通過傳感器檢測當前深度判斷是否到達船底。

通過本公開提供的船體遍歷方法，可以實現(xiàn)遍歷整個船體，同時根據(jù)船體數(shù)據(jù)設(shè)置遍歷過程中的參數(shù)可以提高遍歷的效率和精度。通過精準的船體邊緣識別裝置可實現(xiàn)自動遍歷，通過事實姿態(tài)校準裝置，可以避免因遍歷路徑偏離導(dǎo)致的遍歷不完整。

實施例2

圖5是根據(jù)一是示例性實施例的船體邊緣識別裝置50的框圖，該船體邊緣識別裝置50包括：傾斜角計算模塊51、第一設(shè)置模塊52、第一判斷模塊53。

該傾斜角計算模塊51被配置為根據(jù)船體數(shù)據(jù)計算船體邊緣傾斜角最大值；

該第一設(shè)置模塊52被配置為設(shè)置檢測周期T、最大次數(shù)N、傾斜角差值閾值θ，N為正整數(shù)；

該第一判斷模塊53被配置為每相鄰兩次檢測傾斜角差值大于θ的次數(shù)到達N時判斷已到達船體邊緣。

通過本公開提供的船體邊緣識別裝置，采用多次連續(xù)檢測判斷是否到達船體邊緣，提高了識別精度，有助于完整遍歷船體。

實施例3

圖6是根據(jù)一示例性實施例的實時姿態(tài)調(diào)整裝置60的框圖，該實時姿態(tài)調(diào)整裝置60包括：偏移閾值計算模塊61、第二設(shè)置模塊62、檢測模塊63、第二判斷模塊64。

該偏移閾值計算模塊61被配置為根據(jù)機器人寬度和清洗面寬度計算最大允許偏移閾值W；

該第二設(shè)置模塊62被配置為設(shè)置檢測周期T，在每次沿豎直方向移動距離H后檢測深度并設(shè)置為初始深度D；

該檢測模塊63被配置為檢測當前的深度D1，并計算D1與D的絕對值；

該第二判斷模塊64被配置為判斷絕對值與W的關(guān)系，在絕對值不小于W時校準機器人姿態(tài)。

具體地，在每次沿豎直方向移動距離H后，根據(jù)九軸傳感器Z軸數(shù)據(jù)和水深傳感器數(shù)據(jù)確定當前深度，記錄初始位置的深度值為D。每隔時間T檢測深度值，記為當前深度值D1，并計算D1與D的絕對值，當D1與D的絕對值大于等于最大允許偏移閾值W時，向上位機反饋信號開始進行機器人姿態(tài)校準。具體地，姿態(tài)校準開始前需要根據(jù)D1是否大于D判斷是需要向上調(diào)整姿態(tài)還是向下調(diào)整姿態(tài)。以向下調(diào)整為例，若D1不大于D，則可認為機器人的位置發(fā)生了向上偏移，需要進行向下調(diào)整，為了使機器人在完成調(diào)整后前進方向與路徑平行，故將調(diào)整過程分為兩個部分，第一個部分是上輪降速使機器人重心慢慢偏移至D1與D的中點位置，即新檢測到的深度D2與D的差值為W/2；第二部分是上下輪交換速度使機器人的深度慢慢接近D，整體的調(diào)整路徑呈一個平躺著的“S”形。確定姿態(tài)校準完成后，向上位機反饋信號。當然，上述只是一種示例，也可以采用其他的方式進行調(diào)整。

通過本公開提供的實時姿態(tài)調(diào)整裝置，可以在機器人偏離遍歷路徑時及時調(diào)整，且通過兩段調(diào)整提高調(diào)整的效率和精度。

實施例4

本公開還提供了一種船體遍歷機器人100，如圖2所示，所述機器人包括船體邊緣識別裝置50和實時姿態(tài)調(diào)整裝置60。

通過本公開提供的船體機器人可以實現(xiàn)遍歷整個船體，同時根據(jù)船體數(shù)據(jù)設(shè)置遍歷過程中的參數(shù)可以提高遍歷的效率和精度。通過精準的船體邊緣識別裝置可實現(xiàn)自動遍歷，通過事實姿態(tài)校準裝置，可以避免因遍歷路徑偏離導(dǎo)致的遍歷不完整。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到，本文所描述的實施例中的各示例性單元及算法步驟，能夠以電子硬件、或者計算機軟件和電子硬件的結(jié)合來實現(xiàn)。這些功能究竟以硬件還是軟件形式來實現(xiàn)，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以針對特定的應(yīng)用選擇不同的方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認為超出本發(fā)明的范圍。

如果以計算機軟件的形式來實現(xiàn)所述功能并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，則在一定程度上可認為本發(fā)明的技術(shù)方案的全部或部分(例如對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分)是以計算機軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)的。該計算機軟件產(chǎn)品通常存儲在計算機可讀取的非易失性存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得計算機設(shè)備(可以是個人計算機、服務(wù)器、或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各實施例方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。