[发明专利]一种深海履带式采矿车调头路径导航方法及系统

说明书

本发明属于深海履带式采矿车运动控制领域，具体说是一种深海履带式采矿车调头路径导航方法及系统，包括以下步骤：建立采集作业区域坐标系规划路径关键位置坐标点后，水下超短基线应答器接收定位的采集作业区域的声脉冲信号，并回发至导航信息处理单元；导航信息处理单元根据超短基线应答器信号，获取深海履带式采矿车实时位置信息，并比较与路径关键位置坐标点的偏差，对行驶路线进行校正，并通过行驶控制计算机发出控制指令，控制深海履带式采矿车实时调整行驶方向。本发明在完成调头动作后，需继续直线行驶一段距离直至到达规划采集作业区域边界，直线行驶过程中可以进行位姿调整，相较于传统调头方式，对于转弯速度控制误差具有更高的鲁棒性。

技术领域

本发明属于深海履带式采矿车运动控制领域，具体说是一种深海履带式采矿车调头路径导航方法及系统。

背景技术

矿产资源较为匮乏的背景下，通过开发深海矿产资源，来缓解人类社会资源匮乏这一难题，已成为全球趋势。深海的矿产资源丰富，主要分为多金属结核、富钴介壳以及多金属硫化物三种，随着人类对金属资源的需求不断增加，越来越多的国家将注意力集中到，如何开发利用深海这些丰富的矿藏资源上。因此无论是对深海资源的勘探，还是对各种深海矿产资源的采集，都离不开先进的深海水下采矿车装备。

进行深海矿产资源的开发，深海采矿车则是其中最重要的环节，为了适应海底地形环境，提升深海采矿作业能力，目前常见的深海采矿车大多采用履带系统进行驱动，履带驱动系统具有行走牵引力大，承载能力强，行走稳定等优势。而常见的履带式采矿车调头路径导航方式为U形，但是由于履带式采矿车转弯半径一般较大，无法满足在规划采集区域的全覆盖作业，为了满足深海采矿采集率的要求，需要深海履带式采矿车在采集作业区域按路径规划遍历行走，而履带驱动系统由于其自身特性，在稀软底质的海底环境难以原地掉头，转弯半径一般较大，为了实现深海履带式采矿车行驶轨迹的全覆盖，目前多采用Ω型调头路径导航方式，即通过3次以设定最小安全转弯半径转弯进行调头行驶，由于深海履带式采矿车的转弯运动速度相较于直线运动行驶显著降低，这种调头路径导航方法需要消耗大量时间，会严重影响深海履带式采矿车的采集效率。

因此，需要改进一种深海履带式采矿车调头路径导航方法，以更合理的路径导航方法进行调头行驶，从而更高效地进行深海采矿作业。

发明内容

本发明为深海履带式采矿车提供了一种改进的调头路径导航方法，本发明可以显著减少深海履带式采矿车的调头行驶时间，显著减少深海履带式采矿车的转弯行驶距离，改善驱动履带的受力状态，以提升深海采矿作业的采集效率。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种深海履带式采矿车调头路径导航方法，包括以下步骤：

1)设置在深海履带式采矿车上的行驶控制计算机规划采集作业区域，并建立采集作业区域坐标系；

2)行驶控制计算机根据采集作业区域坐标系规划路径关键位置坐标点后；

3)深海履带式采矿车的水下超短基线应答器接收定位的采集作业区域的超短基线应答器的的信号，回发超短基线应答器的信号至导航信息处理单元；

4)深海履带式采矿车的导航信息处理单元根据超短基线应答器信号，获取深海履带式采矿车在行驶过程中的实时位置信息，并将实时位置信息发送至行驶控制计算机；

5)行驶控制计算机比较深海履带式采矿车实时位置坐标与路径关键位置坐标点的偏差，根据实时位置坐标信息对行行驶路线进行校正，并通过行驶控制计算机发出控制指令，控制深海履带式采矿车实时调整行驶方向，以保证始终按照路径导航规划的关键坐标点行驶。

所述步骤1)，具体为：

深海履带式采矿车行驶控制计算机规划采集作业区域为方形采集作业区域，并以方形采集作业区域的左下角为坐标系原点，以采集作业区域Y轴的约束条件为采集作业区域的长度L，采集作业区域X轴的约束条件为n个车身宽度，建立采集作业区域坐标系。