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公开(公告)号：CN117032270A
公开(公告)日：2023-11-10
申请号：CN202310967725.7
申请日：2023-08-03
Applicant: 西北工业大学宁波研究院
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明公开了基于耦合时间CPG模型的仿蝠鲼水下航行器控制方法，基于耦合时间CPG模型包括：振幅方程、相位方程、输出方程、峰值保持条件、峰值保持时间；本发明提高了仿蝠鲼水下航行器胸鳍推力，降低了航行器胸鳍推动能耗，提高了航行器的运动推进性能及效率，延长了航行器的游动距离，同时使得仿蝠鲼航行器游动姿态更接近实际生物，提高了仿生相似性。通过设定合理参数模仿生物实际游动姿态使CPG产生周期性运动，利用胸鳍柔性特征使仿蝠鲼航行器胸鳍被动变形时间增大，使胸鳍推力提高，从而提高仿蝠鲼航行器的推进能力及效率。
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公开(公告)号：CN117406757B
公开(公告)日：2024-04-19
申请号：CN202311695614.1
申请日：2023-12-12
Applicant: 西北工业大学宁波研究院
Abstract: 本发明提供了一种基于三维全局视觉的水下自主航行方法，包括：步骤S1，获取环境图像数据和第一运行数据；步骤S2，构建三维坐标系，并根据环境图像数据得到水下航行器的第一位置数据和水下障碍物的第二位置数据；步骤S3，通过路径分析模型进行数据分析生成初始路径并控制水下航行器沿初始路径游动；步骤S4，判断水下航行器的目标位置和实时位置是否相同：若是则控制水下航行器继续游动，随后转向步骤S5；若否则返回步骤S1；步骤S5，获取水下航行器的第二运行数据并输入至CPG相位振荡模型中得到输出角度以进行姿态调整，随后返回步骤S4。有益效果是本发明能够自动对水下航行器进行路径规划和姿态调整，并进行偏航修正和障碍物避让，能提升安全性。
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公开(公告)号：CN117687428A
公开(公告)日：2024-03-12
申请号：CN202311417003.0
申请日：2023-10-27
Applicant: 西北工业大学宁波研究院
IPC: G05D1/485 , G05D101/10
Abstract: 本发明提供一种水下航行器自主游动时的路径规划方法，在水中的障碍物上以及水下航行器上均设置反光球，水下航行器中设置有下位机；在水下设置多个高速摄像头；对高速摄像头进行环境光去噪处理；对高速摄像头依次进行空间位置标定和动态标定；通过上位机将位置信息和姿态信息依次转换为三维点数据和三维模型；再通过上位机根据三维模型计算水下航行器的航向信息，并将航向信息传输至下位机，使得水下航行器根据航向信息躲避障碍物；本发明能够完全应用在小范围的水域，对于水下航行器的算力要求更小。
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公开(公告)号：CN117021065A
公开(公告)日：2023-11-10
申请号：CN202310394660.1
申请日：2023-04-13
Applicant: 西北工业大学宁波研究院 , 西北工业大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开了一种具有时间非对称特征的CPG相位振荡器模型及其应用。该模型引入时间非对称系数，使得频率随向上及向下行程的不同而改变，以实现时间非对称特征；将带有时间非对称系数的频率方程引入传统的CPG相位振荡器模型中，即可完成具有时间非对称特征的CPG相位振荡器模型的构建。与现有技术相比，本发明构建的CPG相位振荡器模型可实现时间非对称的类正弦信号输出，能够单独控制输出信号的向上、向下频率，有利于提高仿生机器人的运动效率，实现仿生机器人的运动控制仿生。
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公开(公告)号：CN118859997A
公开(公告)日：2024-10-29
申请号：CN202410857745.3
申请日：2024-06-28
Applicant: 西北工业大学 , 西北工业大学宁波研究院
IPC: G05D13/62
Abstract: 本发明涉及一种基于非对称模糊S面控制的仿蝠鲼航行器速度控制方法，涉及水下航行器控制技术领域。仿蝠鲼航行器通过自身搭载的姿态传感器，实时采集仿蝠鲼航行器的速度信息，得到仿蝠鲼航行器的当前速度；计算仿蝠鲼航行器的当前速度与期望速度的速度误差以及速度误差变化率；将仿蝠鲼航行器当前速度误差和误差变化率输入到模糊控制器中，模糊控制器输出S面控制器的控制参数的变化量；根据变化量分别对模糊S面控制器的控制参数进行在线修正；基于S面控制器的归一化输出、前馈频率、基准频率设计仿蝠鲼航行器的速度控制器。本发明利用模糊规则表实现控制器控制参数的实时修正，提升了控制效果；引入前馈环节，提高了控制精度。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN118838373A
公开(公告)日：2024-10-25
申请号：CN202410842506.0
申请日：2024-06-27
Applicant: 西北工业大学 , 西北工业大学宁波研究院
Abstract: 本发明涉及一种基于区域行为划分的仿蝠鲼航行器群游跟随控制策略，涉及仿蝠鲼航行器技术领域。包括：仿照大型鱼群中个体的运动行为，将仿蝠鲼航行器的跟随区域划分为不同的行为区域，所述行为区域包括追逐区、保持区和避碰区；基于不同行为区域，设定不同的跟随控制目标；根据测距传感器获取仿蝠鲼航行器之间的相对位置信息，基于相对位置信息建立基于纯追踪导引法的仿蝠鲼航行器跟随运动学模型；基于仿蝠鲼航行器跟随运动学模型和不同行为区域的跟随控制目标设计不同行为区域的跟随航行器的航向控制律和速度控制律。本申请设计了多种避障策略，有效提升仿蝠鲼航行器的航行安全性和环境适应性。
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公开(公告)号：CN117148727B
公开(公告)日：2024-01-30
申请号：CN202311424151.5
申请日：2023-10-31
Applicant: 西北工业大学 , 西北工业大学宁波研究院
Abstract: 本发明涉及一种基于尾鳍与变浮力系统的仿蝠鲼航行器底栖下潜控制方法，属于水下航行器运动控制领域。包括通过内置的高度计装置，实时获取航行器对底高度；根据航行器对底高度与设定的对底高度阈值进行比较，划分为不同模态阶段；在不同的模态阶段中，通过控制航行器两侧胸鳍和尾鳍的振幅、振幅偏置以及调整变浮力系统使航行器以不同的姿态下潜。本发明通过对于航行器俯仰姿态的受力分析，利用尾鳍与胸鳍的联合扑动，实现航行器水下落底软着陆，减轻落底时海底环境对航行器的冲击，降低航行器结构损伤风险，提高航行器底栖下潜作业的安全性。
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公开(公告)号：CN117406757A
公开(公告)日：2024-01-16
申请号：CN202311695614.1
申请日：2023-12-12
Applicant: 西北工业大学宁波研究院
Abstract: 本发明提供了一种基于三维全局视觉的水下自主航行方法，包括：步骤S1，获取环境图像数据和第一运行数据；步骤S2，构建三维坐标系，并根据环境图像数据得到水下航行器的第一位置数据和水下障碍物的第二位置数据；步骤S3，通过路径分析模型进行数据分析生成初始路径并控制水下航行器沿初始路径游动；步骤S4，判断水下航行器的目标位置和实时位置是否相同：若是则控制水下航行器继续游动，随后转向步骤S5；若否则返回步骤S1；步骤S5，获取水下航行器的第二运行数据并输入至CPG相位振荡模型中得到输出角度以进行姿态调整，随后返回步骤S4。有益效果是本发明能够自动对水下航行器进行路径规划和姿态调整，并进行偏航修正和障碍物避让，能提升安全性。
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公开(公告)号：CN115755938B
公开(公告)日：2023-12-05
申请号：CN202211342074.4
申请日：2022-10-30
Applicant: 西北工业大学宁波研究院 , 西北工业大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明涉及一种基于非对称模糊S面的仿蝠鲼航行器深度控制方法，通过深度传感器采集仿蝠鲼航行器当前的深度，计算其与期望深度的偏差；将仿蝠鲼航行器的深度偏差和深度偏差的变化率作为模糊控制器的输入，通过模糊控制器得到S面控制器的两个控制参数k1和k2的变化值Δk1和Δk2；利用Δk1和Δk2分别对改进的S面控制器中对应的k1和k2进行实时修正，将修正后的控制参数k1和k2作为改进的s面控制算法在当前时刻的控制参数；采用改进的S面控制算法，控制仿蝠鲼航行器的尾鳍偏置角度，使仿蝠鲼航行器运动到期望的深度。
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公开(公告)号：CN117148727A
公开(公告)日：2023-12-01
申请号：CN202311424151.5
申请日：2023-10-31
Applicant: 西北工业大学 , 西北工业大学宁波研究院
Abstract: 本发明涉及一种基于尾鳍与变浮力系统的仿蝠鲼航行器底栖下潜控制方法，属于水下航行器运动控制领域。包括通过内置的高度计装置，实时获取航行器对底高度；根据航行器对底高度与设定的对底高度阈值进行比较，划分为不同模态阶段；在不同的模态阶段中，通过控制航行器两侧胸鳍和尾鳍的振幅、振幅偏置以及调整变浮力系统使航行器以不同的姿态下潜。本发明通过对于航行器俯仰姿态的受力分析，利用尾鳍与胸鳍的联合扑动，实现航行器水下落底软着陆，减轻落底时海底环境对航行器的冲击，降低航行器结构损伤风险，提高航行器底栖下潜作业的安全性。
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