[发明专利]水下机器人自动扫描检测隧洞的方法及电子设备

权利要求书

1.一种水下机器人自动扫描检测隧洞的方法，所述水下机器人具有脐带缆，所述隧洞中具有动水，其特征在于，包括：布放水下机器人至隧洞中，控制所述水下机器人的扫描检测设备朝向所述隧洞的内壁；悬停所述水下机器人至与所述内壁具有期望距离处；控制所述水下机器人以预设运动方式沿所述隧洞的延伸方向运动，以使所述水下机器人对所述隧洞的内壁进行全方位扫描；所述预设运动方式包括在隧洞内正向螺旋和反向螺旋；在运动过程中，控制所述水下机器人的扫描检测设备始终朝向所述隧洞的内壁，且使所述水下机器人与所述内壁具有所述期望距离；

其中，所述控制所述水下机器人以预设运动方式沿所述隧洞的延伸方向运动具体包括：确定所述隧洞是否为拼接式隧洞；响应于确定所述隧洞为一体式隧洞，控制所述水下机器人在所述隧洞中交替正向螺旋前进和反向螺旋前进；响应于确定所述隧洞为拼接式隧洞，控制所述水下机器人在所述隧洞内交替正向螺旋、前进和反向螺旋；

其中，所述控制水下机器人以预设运动方式沿所述隧洞的延伸方向运动具体包括：分别设定水下机器人在自身坐标系的期望运动参数，期望运动参数包括：Y轴方向的期望横移速度、X轴方向的期望前进速度、 Z轴方向的期望距离、RX方向上水下机器人底面左端和右端到隧洞内壁的期望距离差、RY方向上水下机器人底面前端和后端到隧洞内壁的期望距离差和RZ方向的期望航向角度；其中，Z轴为水下机器人中心点到隧洞内壁的方向；X轴为平行于隧洞延伸的方向；Y轴为螺旋时的横移方向；RY为沿Y轴旋转的方向； RX为沿X轴旋转的方向； RZ为沿Z轴旋转的方向；分别实时检测水下机器人在自身坐标系的实际运动参数，实际运动参数包括：Y轴方向的实际横移速度、X轴方向的实际前进速度、 Z轴方向的实际距离、RX方向上水下机器人底面左端和右端到隧洞内壁的实际距离差、RY方向上水下机器人底面前端和后端到隧洞内壁的实际距离差和RZ方向的实际航向角度；分别根据所述期望运动参数和对应的实际运动参数的差值，通过控制算法，计算推进器推力；所述推进器推力包括：Y轴方向的推进力、X轴方向的推进力、 Z轴方向的推进力、RX方向的推进力、RY方向的推进力和RZ方向的推进力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述期望前进速度根据期望横移速度和扫描检测设备的最大扫描检测角度计算；所述实际前进速度和所述实际横移速度分别通过水下机器人搭载的速度传感器检测。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述期望前进速度根据期望横移速度和扫描检测设备的最大扫描检测角度计算具体包括：根据水下机器人距离隧洞内壁的期望距离和最大扫描角度计算最大扫描长度；根据隧洞尺寸和隧洞形状计算隧洞横截面的周长；根据所述周长和期望横移速度计算水下机器人螺旋一圈所需时长；根据最大扫描长度和所需时长计算期望前进速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，RX方向的推进力计算包括：根据水下机器人的距离测量设备检测的RX方向上水下机器人底面左端和右端到隧洞内壁的实际距离差，推算期望横滚角度与实际横滚角度的差值；根据所述期望横滚角度与实际横滚角度的差值，通过控制算法计算RX方向的推进力。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，RY方向的推进力计算包括：根据水下机器人的距离测量设备检测的RY方向上水下机器人底面前端和后端到隧洞内壁的实际距离差，推算期望俯仰角度与实际俯仰角度的差值；根据期望俯仰角度与实际俯仰角度的差值，通过控制算法计算RY方向的推进力。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实际距离通过水下机器人的距离测量设备检测；所述期望航向角度为平行于隧洞的延伸方向；所述实际航向角度通过水下机器人的惯性导航系统检测。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述水下机器人在所述隧洞内正向螺旋时，期望横移速度的方向为向右；期望前进速度为0；控制所述水下机器人在所述隧洞内反向螺旋时，期望横移速度的方向为向左；期望前进速度为0；控制所述水下机器人在所述隧洞内前进时，期望横移速度为0；前进的距离等于所述隧洞的最小拼接单元的长度。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。