基于阵列式线圈的水下机器人检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于阵列式线圈的水下机器人检测方法及系统，属于无线电能传输系统检测技术领域，将多个检测线圈组合形成阵列式检测线圈组，沿着水下机器人的预设运动轨迹按预定位置设置至少两个阵列式检测线圈组，每个检测线圈上均连接有阻抗变化检测电路，利用双阵列式检测线圈可以确定水下机器人相对于线圈的位置，能够辨别水下机器人的不同型号的不同直径大小，能够监测水下机器人是否发生偏移，同时可以确定水下机器人此时的速度，以更好地调整水下机器人的位姿情况，且均匀排列对称分布可以更好地减小测量误差，保证水下机器人安全稳定的进入充电装置，避免充电装置和水下机器人的损坏。人的损坏。人的损坏。

【技术实现步骤摘要】
基于阵列式线圈的水下机器人检测方法及系统


[0001]本专利技术属于无线电能传输系统检测
，更具体地说，特别涉及基于阵列式线圈的水下机器人检测方法及系统。

技术介绍

[0002]水下机器人在科学实验、海域调查、商业领域中应用的地位日益凸显，并且可完成水下各种复杂任务。因此对UUV进行充电，以便水下机器人的可持续运行显得格外重要。使用无线电能传输技术对水下机器人进行充电，解决了传统插电式充电的弊端，但是在充电前，水下机器人需要进入“桶式”充电系统，需检测水下机器人进入时的位置与速度，以便更好地控制水下机器人安全稳定准确的到达充电端，并且进行固定充电。
[0003]目前，针对水下机器人的位置和速度检测技术主要包括：声学检测、视觉检测、卫星定位、惯性原理导航、地球匹配定位。其中，声学检测在极近距离的情况下不够精确且需校准复杂的声信标网络；深海环境中，光线过于暗淡，视觉会出现模糊，视觉检测精度无法达到要求；卫星定位和地球匹配定位同理，深海环境下无法实现水下机器人短距离小范围的位置和速度检测；惯性原理导航价格昂贵、体积较大、能源需求高，且内部陀螺仪和加速度计存在内在漂移误差，可能会导致检测不够精确的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于阵列式线圈的水下机器人检测方法及系统，按照预定间距设置检测线圈，每个检测线圈采用阵列式的多个子线圈构成，利用水下机器人经过检测线圈所引起的阻抗变化来确定水下机器人的位置、速度和型号，针对水下机器人无线充电系统而言，可以根据设备的型号配置对应的充电功率，同时根据水下机器人的位置和速度进行控制，使其安全稳定的到达充电端进行充电，以解决
技术介绍
中的技术问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于阵列式线圈的水下机器人检测方法，其关键在于包括以下步骤：
[0006]S1：沿着水下机器人的预设运动轨迹按预定位置设置至少两个阵列式检测线圈组,每一个所述阵列式检测线圈组包括多个呈环形阵列分布的检测线圈，每个所述检测线圈上均连接有阻抗变化检测电路；
[0007]S2：通过所述阻抗变换检测电路记录至少两个所述阵列式检测线圈组中的至少一部分检测线圈因为水下机器人靠近所引起的阻抗变化量来确定水下机器人的位置或/和速度。
[0008]作为本专利技术的优选技术方案，还包括步骤：
[0009]S3：通过所述阻抗变换检测电路记录至少一个所述阵列式检测线圈组中的至少一部分检测线圈因为水下机器人靠近所引起的阻抗变化量来确定水下机器人相对所述预设运动轨迹的偏移量或/和水下机器人型号大小。
[0010]作为本专利技术的优选技术方案，在步骤S1中设置第一阵列式检测线圈组和第二阵列式检测线圈组，所述第一阵列式检测线圈组和所述第二阵列式检测线圈组按照预定间距s相对设置。
[0011]作为本专利技术的优选技术方案，所述第一阵列式检测线圈组和所述第二阵列式检测线圈组均为中空环状结构，所述水下机器人的运动轨迹沿着所述第一阵列式检测线圈组和所述第二阵列式检测线圈组的中轴线设置，且在所述第一阵列式检测线圈组和所述第二阵列式检测线圈组的环形中空区域移动。
[0012]作为本专利技术的优选技术方案，所述检测线圈均采用利兹线绕制成矩形，且沿着环形弧面弯曲，同一阵列式检测线圈组中的多个检测线圈呈等间距布置。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案，当水下机器人运动到其中一个阵列式检测线圈组所处的位置时，利用当前阵列式检测线圈组中的多个检测线圈判断水下机器人相对所述预设运动轨迹的偏移量。
[0014]作为本专利技术的优选技术方案，所述阻抗变化检测电路包括高频交流信号加载电路和电压检测电路，通过所述电压检测电路确定水下机器人靠近检测线圈引起的阻抗变化达到预设阈值的发生时间，通过所述至少两个阵列式检测线圈组之间的行程以及水下机器人靠近对应一个阵列式检测线圈组的时间确定水下机器人的位置或/和速度。
[0015]作为本专利技术的优选技术方案，所述电压检测电路包括电压幅值检测电路和电压相位检测电路。
[0016]为了方便实施基于阵列式线圈的水下机器人检测方法，本专利技术还提供一种基于阵列式线圈的水下机器人检测系统，包括沿着水下机器人的预设运动轨迹按预定位置设置至少两个阵列式检测线圈组，每一个所述阵列式检测线圈组包括多个呈环形阵列分布的检测线圈，每个检测线圈均连接有阻抗变化检测电路，所述阻抗变换检测电路记录至少两个所述阵列式检测线圈组中的至少一部分检测线圈因为水下机器人靠近所引起的阻抗变化量来判定水下机器人的位置或/和速度或/和偏移量。
[0017]作为本专利技术的优选技术方案，所述阵列式检测线圈组设置于固定式充电基站的导向装置上，所述导向装置中设置有固定卡扣装置。
[0018]本专利技术提供了基于阵列式线圈的水下机器人检测方法及系统，具备以下
[0019]有益效果：
[0020]1、利用双阵列式检测线圈可以确定水下机器人相对于线圈的位置，能够辨别水下机器人的不同型号的不同直径大小，能够监测水下机器人是否发生偏移。同时，可以确定水下机器人此时的速度，以更好地调整水下机器人的位姿情况，且均匀排列对称分布可以更好地减小测量误差，保证水下机器人安全稳定的进入充电装置，避免充电装置和水下机器人的损坏。
[0021]2、通过线圈周围有金属会产生涡流效应，进而改变线圈阻抗的原理进行检测，不受光线、声音、水下的外部环境影响，具备适应性强的优点。
[0022]3、线圈结构简单，体积小巧，稳定性强，生产成本低，有利于实施推广。
附图说明
[0023]图1为本实施例提供的水下机器人进入固定式充电基站的结构示意图；
[0024]图2为本实施例提供的组阵列式检测线圈组的结构示意图；
[0025]图3为本实施例提供的金属在磁场中的等效电路图；
[0026]图4为本实施例提供的水下机器人位置和速度检测流程图；
[0027]图5为本实施例提供的80cm直径的水下机器人检测时的立体结构示意图；
[0028]图6为本实施例提供的80cm直径的水下机器人检测时的正视结构示意图；
[0029]图7为本实施例提供的54cm直径的水下机器人检测时的立体结构示意图；
[0030]图8为本实施例提供的54cm直径的水下机器人检测时的正视结构示意图；
[0031]图9为本实施例提供的水下机器人偏移时检测的立体结构示意图；
[0032]图10为本实施例提供的水下机器人偏移时检测的正视结构示意图；
[0033]图11为本实施例提供的80cm直径的水下机器人经过时阻抗实部变化图；
[0034]图12为本实施例提供的80cm直径的水下机器人和54cm直径的水下机器人经过时阻抗实部变化图；
[0035]图13为本实施例提供的水下机器人偏移18cm经过时阻抗实部变化图。
[0036]图中：11、第一阵列式检测线圈组；12、第二阵列式检测线圈组；2、水下机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于阵列式线圈的水下机器人检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：沿着水下机器人(2)的预设运动轨迹按预定位置设置至少两个阵列式检测线圈组,每一个所述阵列式检测线圈组包括多个呈环形阵列分布的检测线圈，每个所述检测线圈上均连接有阻抗变化检测电路；S2：通过所述阻抗变换检测电路记录至少两个所述阵列式检测线圈组中的至少一部分检测线圈因为水下机器人(2)靠近所引起的阻抗变化量来确定水下机器人(2)的位置或/和速度。2.根据权利要求1所述的基于阵列式线圈的水下机器人检测方法，其特征在于，还包括步骤：S3：通过所述阻抗变换检测电路记录至少一个所述阵列式检测线圈组中的至少一部分检测线圈因为水下机器人(2)靠近所引起的阻抗变化量来确定水下机器人(2)相对所述预设运动轨迹的偏移量或/和水下机器人(2)型号大小。3.根据权利要求1或2所述的基于阵列式线圈的水下机器人检测方法及，其特征在于：在步骤S1中设置第一阵列式检测线圈组(11)和第二阵列式检测线圈组(12)，所述第一阵列式检测线圈组(11)和所述第二阵列式检测线圈组(12)按照预定间距s相对设置。4.根据权利要求3所述的基于阵列式线圈的水下机器人检测方法，其特征在于：所述第一阵列式检测线圈组(11)和所述第二阵列式检测线圈组(12)均为中空环状结构，所述水下机器人(2)的运动轨迹沿着所述第一阵列式检测线圈组(11)和所述第二阵列式检测线圈组(12)的中轴线设置，且在所述第一阵列式检测线圈组(11)和所述第二阵列式检测线圈组(12)的环形中空区域移动。5.根据权利要求3所述的基于阵列式线圈的水下机器人检测方法，其特征在于：所述检测线圈均采用利兹线绕制成矩形，且沿着环形弧面弯曲，同一阵列式检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智慧，马骏，唐春森，戴欣，左志平，李小飞，胡宏晟，陈丰伟，赵雷，杨欣，李翔宇，孙昌文，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：