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公开(公告)号：CN110427040B
公开(公告)日：2022-07-15
申请号：CN201910639537.5
申请日：2019-07-16
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明属于机器人领域，公开了一种基于动态面滑模的欠驱动无缆水下机器人深度反步控制方法，包含如下步骤：步骤(1)：结合无缆水下机器人在垂平面的运动学模型，确定控制目标为跟踪误差的收敛；步骤(2)：基于反步法设计Lyapunov函数，引入虚拟控制变量，并设计动态面消除传统反步法引起的微分爆炸现象；步骤(3)：结合步骤(1)和步骤(2)设计滑模面和自适应控制律解决深度控制问题；步骤(4)：结合步骤(2)和步骤(3)中的数据，根据李雅普诺夫稳定性理论和比较原理，使用闭环跟踪误差调整增益收敛到接近零的压缩有界集，保证控制系统的半全局一致有界性。本发明解决了模型不确定性和环境干扰问题，对期望路径的跟踪能力强。
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公开(公告)号：CN110632931B
公开(公告)日：2022-06-21
申请号：CN201910953396.4
申请日：2019-10-09
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开一种动态环境下基于深度强化学习的移动机器人避碰规划方法，属于移动机器人导航技术领域。本发明通过激光测距仪采集原始数据，将原始数据处理后作为神经网络的输入，建立LSTM神经网络，通过A3C算法，神经网络输出相应参数，经过处理获得机器人每一步的动作。本发明无需对环境进行建模，更加适用于未知障碍物环境，采用actor‑critic框架与时间差分算法，实现低方差的同时更适用于连续动作空间，实现边训练边学习的效果。设计具有艏向转角限制的连续动作空间，且采用4个线程并行学习训练，与一般深度强化学习方法相比，大大提高学习训练时间，减少样本相关性，保障探索空间的高利用性与探索策略的多样性，从而提升算法收敛性、稳定性以及避障成功率。
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公开(公告)号：CN110308734B
公开(公告)日：2022-05-31
申请号：CN201910559841.9
申请日：2019-06-26
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供的是一种水下机器人航态调节液舱系统及水下机器人和控制方法。航态调节液舱系统包括液舱外壳，在液舱外壳底部设置截面为半环形的载液舱，载液舱的两个上端面处分别设置左边舱气阀与右边舱气阀，载液舱的底部设置通海阀，两边舱气阀之间设置两只并联的控制气路，一只控制气路与高压气瓶相连、另一只与外界相连通，载液舱内装液体且形成可压缩气体的气室，载液舱的两个上端面之间由液舱顶部气体通道相连通，液舱顶部气体通道上设置气道控制阀。水下机器人包括单液舱方案和双液舱方案。控制方法包括近水面浮态控制和姿态控制。本发明具备较强的运动姿态稳定能力，较高精度浮态控制能力，较强的环境自适应能力。
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公开(公告)号：CN109919982B
公开(公告)日：2022-05-20
申请号：CN201910191058.1
申请日：2019-03-12
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明属于移动目标跟踪领域，具体涉及一种基于粒子滤波的多尺度目标跟踪改进方法。包括以下步骤：根据目标的初始位置建立主粒子滤波，在目标中心的左上角、右上角、左下角、右下角设置四个辅助粒子滤波；利用方向梯度直方图方法分别提取五个粒子滤波区域的目标特征；利用DSST目标跟踪算法求取每个粒子滤波对应的位置响应值和尺度值；根据主粒子滤波进行粗目标定位；通过比较辅助粒子滤波和主粒子滤波的位置响应值和尺度值的大小，进行精确目标定位。在目标定位方面，本发明通过增加四个辅助粒子滤波提高了定位精度；在目标尺度方面，在目标的四周增加四个辅助粒子滤波，通过比较粒子滤波尺度的响应值可以有效解决目标整体尺度变化不一致的状况。
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公开(公告)号：CN110901867B
公开(公告)日：2021-07-23
申请号：CN201911220849.9
申请日：2019-12-03
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: B63H1/36
Abstract: 本发明公开了一种基于齿轮连杆机构的仿生鱼尾，包括驱动部件、杆件、齿轮、连接件和铰接孔，其中驱动部件包括防水电机、蜗轮、蜗杆，杆件包括曲柄、一级摇杆上、一级摇杆下、二级摇杆上、二级摇杆下、连杆，尾鳍连接件和尾鳍，连接件包括鱼体支架、定转轴、动转轴；防水电机固定在仿生鱼躯体末端的鱼体支架上，防水电机与蜗杆连接，蜗杆与蜗轮配合；通过防水电机为整套机构提供动力，实现一级摇杆的摆动，通过齿轮传动比产生曲柄与一级摇杆的相对转角，实现二级摇杆相对于一级摇杆的相对摆动，通过齿轮传动比实现了三级摇杆相对于二级摇杆的相对摆动，通过控制防水电机操纵左右摆动及单侧摆的速度和幅度，实现可变速直线游动及可变曲率转向功能。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN107292039B
公开(公告)日：2020-12-29
申请号：CN201710501661.6
申请日：2017-06-27
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G06F30/27 , G06F119/10
Abstract: 本发明提供一种基于小波聚类的UUV巡岸轮廓构建方法，针对UUV的未知环境探测与同步巡岸控制中的环境轮廓构建问题，提出了一种改进的基于小波聚类的轮廓构建方法。该算法对原始障碍点数据进行局部小波聚类给出UUV在当前位置下视域内的孤立点备选集R和各个类的集合Ci，并通过全局聚类决策制订的一系列聚类策略对孤立点和类数据进行处理，使孤立点被剔除，得到了海岸轮廓的障碍点集，再通过该障碍点集利用Alpha‑Shapes的方法得出具体的海岸轮廓。本文模拟UUV巡岸过程中采集障碍点并加入噪声数据，将其作为原始数据进行仿真，算法快速准确地给出了海岸轮廓，证明了算法的有效性和可行性。
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公开(公告)号：CN111931368A
公开(公告)日：2020-11-13
申请号：CN202010766650.2
申请日：2020-08-03
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供一种基于GRU粒子滤波的UUV目标状态估计方法，首先建立基于门循环单元(Gated Recurrent Units,GRU)的深度神经网络来拟合前一时刻目标测量状态与当前时刻目标实际状态之间的映射；该神经网络学习目标的动力学模型并识别测量噪声。该滤波器从测量状态中直接采样，以这些采样粒子来近似测量分布。然后，充分训练的神经网络用来预测各粒子的当前状态，从而根据蒙特卡洛思想估计出目标当前的状态。可解决UUV目标状态估计中，由目标复杂的动力学以及声呐测量的不确定性引起的，目标状态估计精度低以及估计不稳定的问题。
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公开(公告)号：CN111907669A
公开(公告)日：2020-11-10
申请号：CN202010649174.6
申请日：2020-07-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供一种运动模式切换机构及应用该机构的航爬仿生机器人，包括主支撑架、设置在主支撑架的一根主滑道和三根横向滑道、设置在主滑道上的主推杆、设置在主推杆中间位置上的齿条、设置在主支撑架上的齿轮、设置在每个横向滑道上的两个滑块、铰接在每个滑块与主推杆之间的滑块推杆、对称铰接在主推杆同一位置两侧的两个摇杆，主滑道与三个横向滑道均垂直设置，齿轮由电机驱动且齿轮和齿条啮合，摇杆的端部及滑块上分别连接有交替动作的待驱动部件。本发明解决了航爬仿生机器人从游动模式切换到爬行模式时切换困难、爬行时机械足与机器人外壳、侧鳍等部件干涉导致机械足爬行摆角小，爬行速度慢甚至不能爬行等问题。
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公开(公告)号：CN107273903B
公开(公告)日：2020-06-16
申请号：CN201710362932.4
申请日：2017-05-22
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G06K9/46
Abstract: 本发明提供的是一种基于LSD改进的UUV近海面可见光图像海天线提取方法。获取近海面可见光图像，转换为灰度图像并进行尺度缩放；进行梯度计算，根据梯度幅值进行伪排列并建立状态列表，设置梯度阈值；选取种子点进行区域增长，根据海天线倾斜角的数学特征剔除不符合要求的点，生成直线支撑区域或最小外接矩形；矩形估计，并根据海天线长度特征和直线合并准则合并相邻矩形；判断类内点密度；计算NFA，提取海天线。该方法既能提取水平的海天线也能提取倾斜的海天线，既适应于海空背景也适应于山体背景。另外，本发明实时性和自适应性强，可在可见光序列图像中提取海天线。
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公开(公告)号：CN111025269A
公开(公告)日：2020-04-17
申请号：CN201911314228.7
申请日：2019-12-19
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开了一种水下机器人传感器安装偏差估计方法，通过建立水面航行状态机器人航行位姿的因子图模型，基于卫星定位模块的真值反馈，利用非线性优化方法，实现水下机器人艏向测量的常值线性加性误差α和水下机器人前进速度、横移速度的非线性乘性误差cos(β)和sin(β)的估计，补偿航位推算模块与卫星定位模块间的位置偏差。实现传感器安装偏差的鲁棒估计，提高航位推算模块的计算精度，进而提高水下机器人的定位精度。减少机器人出水校准次数，提高作业效率，满足长时间水下航行的需求。
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