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公开(公告)号：CN115268260B
公开(公告)日：2023-07-25
申请号：CN202210638904.1
申请日：2022-06-07
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/02
Abstract: 本发明属于无人艇控制领域，涉及一种考虑瞬态性能的无人艇预设时间轨迹跟踪控制方法。该方法具有预设时间收敛性能的非线性扰动观测器，可实现对外界扰动的快速估计补偿，且系统收敛时间可由控制工程师根据实际工程需要进行设定；基于预设性能控制方法可保证瞬态性能安全约束的特点，采用反步设计框架进一步设计了同时具备预设时间与预设性能特性的无人艇虚拟速度律；最终基于扰动观测器估计值与虚拟速度差分建立起相应的无人艇动力学控制输入，以驱动无人艇达到预设时间与预设性能指标。所设计的控制策略可确保系统瞬态性能在预设安全范围之内，且系统稳态误差可在控制工程师设定的时间范围内收敛，实现了无人艇执行任务时的安全性与快速性。
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公开(公告)号：CN112654001B
公开(公告)日：2023-02-24
申请号：CN202011158498.6
申请日：2020-10-27
Applicant: 华中科技大学
IPC: H04W4/08 , H04W4/44 , H04W24/02 , H04W40/10 , H04W40/12 , H04W40/16 , H04W40/20 , H04W40/32 , H04W84/18
Abstract: 本发明公开了一种面向多无人艇协同控制的混合通信网络架构、管理方法及通信质量评价方法，本发明提出了一种远程移动通信与无线自组网相结合的混合式网络架构以满足多无人艇协同控制时的通信需求，并在组网管理方面提出一种结合节点度、剩余能量等修正因子的改进LEACH分簇算法，实现多无人艇之间组网通信，该组网方法可以更灵活、更进一步地延长网络的生存周期。本发明建立的多无人艇组网通信网络信道模型以及QoS评价机制，可以评估无人艇协同控制期间网络的时延、丢包率、连通率等指标，可以在满足协同控制需要的通信质量保障下，为提高多无人艇的协同作业效率提供一定的依据和约束，以达到通信质量保障与多无人艇作业效率之间的平衡。
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公开(公告)号：CN115167481A
公开(公告)日：2022-10-11
申请号：CN202211035618.2
申请日：2022-08-27
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明属于无人艇控制领域，涉及一种欠驱动无人艇预设性能路径跟踪控制方法及系统。该方法从工程实践的角度出发，首先在运动学层面设计了反正切型路径跟踪预设性能制导律；随后在动力学层面设计虚拟速度律，预设时间动力学控制律和鲁棒自适应律，使航向跟踪误差全过程处于预设性能界限内。同时，横向误差在满足预设性能条件后也会时刻处于预设界限内，从而达到对期望路径的精确跟踪。所设计的控制策略可确保系统误差的预设性能与预设时间收敛，保证了无人艇执行任务时的安全性。
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公开(公告)号：CN113525631B
公开(公告)日：2022-09-06
申请号：CN202110645182.8
申请日：2021-06-10
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种基于光视觉引导的水下终端自主对接系统及方法。该系统包括水下对接坞站和用于对接的自主水下机器人；水下对接坞站采用框架式构形，并在其特定位置安装六个标识光源构建三维引导灯阵；水下机器人除了具备自主航行能力外，还配备有水下摄像头和图像处理单元，用以采集水下图像并做处理。水下终端自主对接方法包括水下图像处理方法和分阶段对接控制方法。图像处理方法根据摄像头采集到的图像信息解算出机器人与对接坞站的相对位姿量，并以此推算机器人的位置跟踪偏差。基于不同距离下摄像头拍摄引导灯阵得到的不同结果，设计了远距离、近距离分阶段对接控制方法，采用不同的对接控制策略，实现对机器人的入坞控制。
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公开(公告)号：CN113501110B
公开(公告)日：2022-08-16
申请号：CN202110656920.9
申请日：2021-06-12
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种面向海洋观测与水下回收的开架式水下拖体，开架式水下拖曳体由控制舱、浮筒、舵机舱、可控舵板和支撑架组成，可在复杂的水下环境中，通过调整不同舵角，实现对水下拖曳体本身进行深度和姿态的控制。本发明的开架式水下拖曳体相比于仅有一对迫沉水翼的拖体，深度控制更加稳定，姿态控制效果更好。可作为水下自主航行器回收装置，采用坞站式回收，将水下自主航行器驶入拖体内部拖回水面。亦可作为搭载各种水下探测仪器的平台，提高水下探测精度和工作效率。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113479304B
公开(公告)日：2022-06-21
申请号：CN202110681633.3
申请日：2021-06-18
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种具有艏艉水平舵的多舵面水下拖曳式航行器的平行潜浮与相对潜浮一体化深度控制系统及方法。本发明针对水下拖曳式航行器在执行不同任务或处于同一任务不同阶段时，存在深度机动性高的相对潜浮和纵倾稳定的平行潜浮两种不同潜浮航行模式需求，设计了平行潜浮与相对潜浮可切换的一体化深度控制方法。在该一体化控制方法下，针对不同潜浮模式设计不同的期望纵倾角，并针对不同的任务需求切换平行潜浮或相对潜浮下的期望纵倾角。基于任务预设深度和期望纵倾角，设计了不依赖精确模型和控制参数自适应的水下拖曳式航行器深度反演控制器，通过同时控制艏、艉多水平舵，以实现水下拖曳式航行器的平行潜浮与相对潜浮一体化深度控制。
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公开(公告)号：CN113447988A
公开(公告)日：2021-09-28
申请号：CN202110657419.4
申请日：2021-06-12
Applicant: 华中科技大学
IPC: G01V3/15
Abstract: 本发明公开了一种海底缆线的电磁信号搜索、缆线定位、跟踪巡检一体化自主探测方法。自主水下机器人布放前，基于海缆敷设日志在海底缆线两侧设定初探航路点；自主水下机器人放入水后进行初次Z形往复航行搜索海底缆线电磁信号，当电磁信号达到设定阈值时执行海底缆线跟踪探测任务。在海缆跟踪过程中，若目标电磁信号强度低于设定阈值，则认为海底缆线跟踪丢失，基于丢失点的位置信息进行再次Z形航路规划及跟踪搜索。在机器人对海底缆线自主跟踪探测过程中，基于海底缆线辐射电磁信号对海底缆线进行相对定位，并基于该相对定位结果进行电磁信号引导下的机器人自主跟踪控制。本发明可为自主水下机器人执行海底缆线自主巡检任务总体设计及实施提供指导。
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公开(公告)号：CN110749414B
公开(公告)日：2021-03-26
申请号：CN201910901847.X
申请日：2019-09-24
Applicant: 中国舰船研究设计中心 , 华中科技大学
IPC: G01M10/00
Abstract: 本发明公开了一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，滑道型可控翻转轨道包括固定斜轨道、翻转轨道、舱底轨道、投放角度调整机构和投放推进系统，固定斜轨道上端与投放角度调整结构连接，固定斜轨道的下端与模拟船体连接，翻转轨道一端与固定斜轨道铰接，并通过油缸驱动绕铰接轴旋转，舱底轨道一端与固定斜轨道的下端铰接，并通过油缸驱动绕铰接轴旋转，投放推进系统与固定斜轨道固定连接，且投放推进系统与固定斜轨道平行。本发明有益效果：试验结果更加全面，效率更高；通用性强。
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公开(公告)号：CN112264989A
公开(公告)日：2021-01-26
申请号：CN202010550353.4
申请日：2020-06-17
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明针对在复杂的野外或太空环境及深海中作业的双臂机械手难以人工控制、容易与障碍物发生碰撞的问题，提出一种双机械臂协同避障算法，首先运用拉格朗日极值法和椭球体包围盒法建立机械臂与障碍物在工作空间中的模型，求解障碍物与双机械臂模型的数学表达式，其次运用本发明提出的邻域遍历避障方法，遍历机械臂当前位姿的相邻工作空间，通过碰撞检测算法筛选出无碰撞且朝向目标点运动距离最短的路径，引入虚拟目标点避免机械臂陷入局部极小值时的振荡运动问题，最后，机械臂末端执行器将沿该相对最优路径无碰撞地运动至目标点处。同时，双机械臂运动时，彼此之间视为椭球体包围盒法下的障碍物模型，可解决协同作业时双机械臂之间的避碰问题。
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公开(公告)号：CN112068576A
公开(公告)日：2020-12-11
申请号：CN202010700570.7
申请日：2020-07-21
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明公开了一种面向水下作业的水下无人艇‑双机械臂协同运动规划方法及其应用。本发明将水下双机械臂的控制与基于任务分级时序优化的规划方法相结合，将水下机器人需要执行的动作细分为若干任务，并对其执行顺序合理地进行优化划分，以减少机械臂运动对水下无人艇造成的动力学扰动，令水下无人艇运行更平稳。本控制方法将保持无人艇悬停高度、避障等任务设置为高优先级，尽可能保障了设备的安全。本发明解决了水下无人艇‑双臂机械手操控困难的问题，实现了水下双臂机械手自主安全作业及水下无人艇‑双臂机械手所构成的整体作业平台位姿平稳运行的目的，为提升水下作业能力创造了安全、平稳的平台技术支撑。
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