广州航海学院向丹获国家专利权
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龙图腾网获悉广州航海学院申请的专利一种水下机器人的布放回收方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119026512B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411137215.8,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种水下机器人的布放回收方法是由向丹;李昌昊;钟君柳;朱兴;凌菁设计研发完成,并于2024-08-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种水下机器人的布放回收方法在说明书摘要公布了:本公开涉及一种水下机器人的布放回收方法,包括:根据水下机器人的电池容量和任务时长,确定能量预算;获取历史洋流和潮汐数据,确定洋流和潮汐对水下机器人的路径规划的影响程度以及确定洋流和潮汐对水下机器人的推进系统的影响程度;获取洋流的方向数据、速度数据和潮汐的周期变化数据,分析不同位置的流速垂直剖面变化情况;根据获取的洋流的方向数据、速度数据和潮汐的周期变化数据,结合能量预算,判断洋流和潮汐情况,根据洋流和潮汐的情况做出推进系统的调整策略;实时监测洋流的方向数据、速度数据和潮汐的周期变化数据,结合水下机器人布放任务点和回收点的坐标,生成路径规划报告;本公开实现水下机器人的智能化和自主化运行。
本发明授权一种水下机器人的布放回收方法在权利要求书中公布了:1.一种水下机器人的布放回收方法,其特征在于,包括:根据水下机器人的电池容量和任务时长,确定能量预算;获取历史洋流和潮汐数据,确定洋流和潮汐对水下机器人的路径规划的影响程度;以及,确定洋流和潮汐对水下机器人的推进系统的影响程度;获取洋流的方向数据、速度数据和潮汐的周期变化数据,分析不同位置的流速垂直剖面变化情况;根据获取的洋流的方向数据、速度数据和潮汐的周期变化数据,结合能量预算,判断洋流和潮汐情况为有利洋流或不利洋流,以能源利用效率和航速保持率为目标函数,结合水下机器人的推进器特性曲线、能耗模型、历史数据建立多目标优化模型,获得各类环境状态下的最佳航速和航向角阈值,当实测值超出阈值范围时,即认为为不利洋流,反之则为有利洋流;根据洋流和潮汐的情况做出推进系统的调整策略;判断为有利洋流,控制水下机器人的压载舱的排水量,使水下机器人的浮力与重力相平衡;同时,控制机器人的航向角与洋流方向一致;结合预测的洋流速度、方向和持续时间信息,通过能源优化的目标函数获得最优的速度、航向控制序列,在保证航迹跟踪精度的同时,最小化能源消耗;实时监测机器人的姿态和位置,通过引入基于模型预测控制的轨迹跟踪算法,根据对未来一段时间内运动状态的预测,提前调整控制量,减小洋流干扰引起的航向偏差,保持运动平稳和高效;判断为不利洋流,通过模糊控制算法,得到浮力调整量的模糊控制规则表;通过卡尔曼滤波结合模型预测控制算法,动态调整未来一段时间内的浮力调整量和推进系统功率,与洋流变化同步;通过非线性优化算法获得最优的浮力调整量和推进功率组合;通过人工势场法,根据机器人的布放位置、预定任务路径和回收位置,结合ADCP测得的实时洋流分布数据,对全局路径进行分段优化,利用人工势场函数的梯度信息,将其作为模糊控制和卡尔曼滤波的输入,根据水下机器人的状态误差和环境干扰的大小,进行动态权重调整,实时调整人工势场法和反馈控制律的权重系数;实时监测洋流的方向数据、速度数据和潮汐的周期变化数据,结合水下机器人布放任务点和回收点的坐标,生成路径规划报告。
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