一种隧洞动水环境下的水下机器人控制方法、装置、设备和介质与流程

1.本技术涉及水下机器人控制技术领域，尤其是涉及一种隧洞动水环境下的水下机器人控制方法、装置、设备和介质。


背景技术：

2.随着工程技术的发展，通过隧洞进行水流输送应用普遍，高速水流会冲击隧洞导致隧洞发生缺陷，进而影响使用的安全性，因此，需要对隧洞进行日常检测和维护。相关技术中，通常是通过人工方式进行检测，效率较低且有安全隐患。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的不足，本发明提供一种隧洞动水环境下的水下机器人控制方法、装置、设备和介质。
4.一种隧洞动水环境下的水下机器人控制方法，所述方法包括：
5.获取隧洞水环境的历史缺陷位置和历史缺陷参数；
6.根据所述历史缺陷参数，确定水下机器人在所述历史缺陷位置对应的运行参数；
7.控制所述水下机器人按照所述运行参数运行。
8.在本发明一个实施例中，所述获取隧洞水环境的历史缺陷位置和历史缺陷参数之前，所述方法还包括：
9.根据水下机器人检测到的隧洞水环境的检测参数和设备探测数据，得到对应的缺陷位置和缺陷参数；
10.将探测时间、缺陷位置和缺陷参数存储至缺陷数据库，作为历史缺陷位置和历史缺陷参数，以供所述水下机器人调用；
11.所述获取隧洞水环境的历史缺陷位置和历史缺陷参数，包括：
12.从所述缺陷数据库获取所述历史缺陷位置和历史缺陷参数。
13.在本发明一个实施例中，所述根据水下机器人检测到的隧洞水环境的检测参数和设备探测数据，得到对应的缺陷位置和缺陷参数，包括：
14.根据水下机器人检测到隧洞水环境的检测参数，确定所述隧洞水环境的第一缺陷位置和第一缺陷参数；
15.根据设备探测数据，确定所述隧洞水环境的第二缺陷位置和第二缺陷参数；
16.根据所述第一缺陷位置、第一缺陷参数、第二缺陷位置和第二缺陷参数，得得到所述缺陷位置和缺陷参数。
17.在本发明一个实施例中，所述根据设备探测数据，确定所述隧洞水环境的第二缺陷位置和第二缺陷参数；
18.根据所述设备探测数据，提取所述隧洞水环境的雷达点云数据和红外数据；
19.根据所述雷达点云数据和红外数据，得到所述隧洞水环境的第二缺陷位置和第二
缺陷参数。
20.在本发明一个实施例中，所述方法还包括：所述根据所述历史缺陷参数，确定水下机器人在所述历史缺陷位置对应的运行参数，包括：
21.获取历史缺陷参数中包括的缺陷类型、缺陷等级；
22.将所述缺陷类型、缺陷等级输入至预先训练的神经网络模型进行处理，根据处理结果得到水下机器人在所述历史缺陷位置的所述运行参数。
23.在本发明一个实施例中，所述方法还包括：
24.获取所述水下机器人的设备固定参数、设备控制参数和水下实时环境参数；
25.根据所述水下机器人的设备固定参数、设备控制参数和水下实时环境参数，确定所述水下机器人的自适应调整参数；
26.根据所述自适应调整参数，调整所述运行参数，实时控制所述水下机器人在所述隧洞水环境下运行。
27.在本发明一个实施例中，所述方法还包括：
28.控制所述水下机器人采集所述历史缺陷位置的当前参数；
29.根据所述当前参数，确定所述历史缺陷位置的当前缺陷参数；
30.更新所述历史缺陷位置的对应的缺陷参数。
31.一种隧洞动水环境下的水下机器人控制装置，所述装置包括：
32.历史数据单元，用于获取隧洞水环境的历史缺陷位置和历史缺陷参数；
33.运行参数单元，根据所述历史缺陷参数，确定水下机器人在所述历史缺陷位置对应的运行参数；
34.控制单元，用于控制所述水下机器人按照所述运行参数运行。
35.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法实施例的步骤。
36.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的步骤。
37.本发明通过获取隧洞水环境的历史缺陷位置和历史缺陷参数，确定水下机器人在历史缺陷位置对应的运行参数，并控制水下机器人按照该运行参数运行。通过预先确定隧洞水环境的缺陷位置，调整水下机器人在缺陷位置的运行参数，有利于根据缺陷情况调整水下机器人的运行参数，预先调整机器的运行姿态，避免缺陷导致水下机器人的损坏，提高水下机器人控制的效率。
附图说明
38.图1为本发明一个实施例中提供的隧洞动水环境下的水下机器人控制方法的流程示意图；
39.图2为本发明一个实施例中提供的隧洞动水环境下的水下机器人控制装置的结构框图；
40.图3为本发明一个实施例中提供的计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
41.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例。
42.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
43.需要说明的是，本发明实施例所涉及的术语“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
44.本发明中涉及的隧洞水环境，指的是人工修筑的输水隧洞或电站引水隧洞等存在高速水流的隧洞环境，通常具有隧洞长、水位深、以及地质条件复杂的特点。水下机器人可以用于对隧洞水环境进行检测，以采集隧洞水环境下的参数，以进行缺陷判断。
45.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种隧洞动水环境下的水下机器人控制方法，以该方法应用于服务器为例进行说明，包括以下步骤：
46.s110，获取隧洞水环境的历史缺陷位置和历史缺陷参数。
47.其中，缺陷位置指的是隧洞水环境下，以及隧洞水环境水面附近区域的存在缺陷位置。
48.其中，缺陷参数可以用于表征缺陷类型和缺陷的具体参数，例如裂缝、渗漏、坍塌、钢筋暴露等，可以按照缺陷类型进行归一化的缺陷等级划分，也可以按照缺陷类型，确定各个缺陷的具体参数范围，将不同缺陷严重程度进行区分。在一些情况下，缺陷参数也可以包括缺陷风险等级，即根据缺陷位置的具体情况，根据经验或者人工判断该区域发生某类缺陷的概率，和一旦发生该类缺陷的严重程度。
49.具体地，服务器可以从缺陷数据库中，采集到本次水下机器人即将检测的隧洞区域的历史缺陷位置和历史缺陷参数。
50.s120，根据所述历史缺陷参数，确定水下机器人在所述历史缺陷位置对应的运行参数。
51.其中，运行参数，指的是水下机器人的运行动力、加速度和运行姿态等，可以控制水下机器人快速经过缺陷位置，或者在缺陷位置进行悬停，以执行对应的检测任务。
52.具体地，服务器可以根据历史缺陷参数中的缺陷类型和缺陷的程度，确定在历史缺陷位置的运行参数。
53.例如，服务器可以控制水下机器人在坍塌风险大的区域快速通过，或者短暂悬停采集数据后通过，避免坍塌影响水下机器人的运行。还可以控制水下机器人在某一裂缝处悬停较长时间，以采集该区域的新的参数，确定裂缝是否有扩大风险。
54.s130，控制所述水下机器人按照所述运行参数运行。
55.具体地，服务器可以控制机器人以一定的运行动力、角速度和运行姿态，经过缺陷位置。
56.服务器可以以该运行参数持续运行，也可以根据隧洞水环境下的即时水环境，进一步调整运行方式，具体可以根据水下机器人的控制需求确定，不做过多限制。
57.上述隧洞动水环境下的水下机器人控制方法中，通过获取隧洞水环境的历史缺陷位置和历史缺陷参数，确定水下机器人在历史缺陷位置对应的运行参数，并控制水下机器人按照该运行参数运行。通过预先确定隧洞水环境的缺陷位置，调整水下机器人在缺陷位置的运行参数，有利于根据缺陷情况调整水下机器人的运行参数，预先调整机器的运行姿态，避免缺陷导致水下机器人的损坏，提高水下机器人控制的效率。
58.在一个实施例中，s110中确定获取隧洞水环境的历史缺陷位置和历史缺陷参数之前的步骤，还包括：
59.根据水下机器人检测到的隧洞水环境的检测参数和设备探测数据，得到对应的缺陷位置和缺陷参数；将探测时间、缺陷位置和缺陷参数存储至缺陷数据库，作为历史缺陷位置和历史缺陷参数，以供所述水下机器人调用。
60.本实施例中，服务器可以预先构建隧洞水环境的缺陷数据库，存储每次缺陷检测的结果，并根据每次检索的结果进行更新。因此，在水下机器人执行任务时，服务器可以根据待检测的隧洞区域，从缺陷数据库中调用对应的历史缺陷位置和历史缺陷参数，充分利用及时更新的历史数据作为辅助，可以提高水下机器人运行的安全性，还可以基于历史缺陷，确定检测目标采样点，提高检测的针对性。
61.由于隧洞水环境情况复杂，服务器可以根据水下机器人和设备探测数据，在相应的时间区域对同一隧洞环境进行检测，根据两者的检测结果，综合确定缺陷位置和缺陷参数，避免单一检测方式的数据误差导致缺陷检测结果不准确。
62.在一些实施例中，服务器可以根据水下机器人检测到隧洞水环境的检测参数，确定所述隧洞水环境的第一缺陷位置和第一缺陷参数。
63.其中，检测参数，指的是通过水下机器人携带的测距雷达和声纳数据，采集到的水环境下的参数。服务器可以根据隧洞水环境下的测距地标的坐标和水下机器人与地标的相对位置，以及水下机器人采集到的隧洞环境的声呐数据，确定疑似缺陷位置。进一步的，可以根据雷达点云数据确定疑似缺陷位置的缺陷具体形态，并将缺陷具体形态和预先确定的缺陷对比参数，确定缺陷参数。例如，可以确定缺陷类型和缺陷等级。
64.在一些实施例中，服务器可以根据所述设备探测数据，提取所述隧洞水环境的雷达点云数据和红外数据；根据所述雷达点云数据和红外数据，得到所述隧洞水环境的第二缺陷位置和第二缺陷参数。
65.其中，探测设备可以包括红外探测设备和雷达数据，可以是通过人工方式下放到待探测隧洞的设备，也可以是通过其他水下设备输送至待探测隧洞。红外探测设备可以采集裂缝等数据，雷达则可以扫描检测隧洞的渗漏、钢筋暴漏等缺陷数据，将该数据与各个缺陷的参数对照表对比，即可得到对应的缺陷参数，缺陷位置可以通过雷达携带的定位设备确定。其中，通过雷达点云数据和红外数据进行缺陷检测的具体算法，本发明不做具体限定。
66.在一些实施例中，服务器可以获取历史缺陷参数中包括的缺陷类型、缺陷等级；将所述缺陷类型、缺陷等级输入至预先训练的神经网络模型进行处理，根据处理结果得到水下机器人在所述历史缺陷位置的所述运行参数。
67.其中，神经网络模型可以是根据各个缺陷位置的缺陷类型和缺陷等级数据作为训练集，以运行分类为标签训练的模型，服务器可以根据输出结果，确定水下机器人在该缺陷位置的运行分类，例如，快速通过、避免不经过、停留检测分类。分类可以根据具体的需求确定，服务器可以配置各个运行分类下，不同型号的水下无人机的控制参数。
68.在一个实施例中，上述各实施例的方法，还包括：
69.获取所述水下机器人的设备固定参数、设备控制参数和水下实时环境参数；根据所述水下机器人的设备固定参数、设备控制参数和水下实时环境参数，确定所述水下机器人的自适应调整参数；根据所述自适应调整参数，调整所述运行参数，实时控制所述水下机器人在所述隧洞水环境下运行。
70.本实施例中，隧洞水环境情况较为复杂，水下机器人可以实时调整运行姿态，以确保完成任务。
71.其中，设备固定参数，指的是水下机器人的设备参数，例如控制动力、轴距、陀螺仪参数、重量等。设备控制参数，指的是水下机器人的实时运行参数，包括速度、加速度、运行方向等。水下实时环境参数，指的是水下实时的环境，包括流速、流向等我。自适应调整参数，指的是水下机器人在隧洞水环境运行时每个时间周期内的运行控制，可以对运行情况进行持续的优化。
72.具体实现时，服务器可以根据设备固定参数、设备控制参数和水下实时环境参数，确定水下机器人的自适应调整参数，并且基于自适应调整参数，优化运行参数，控制水下机器人在隧洞水环境下运行。
73.在一个实施例中，上述方法还包括：
74.控制所述水下机器人采集所述历史缺陷位置的当前参数；根据所述当前参数，确定所述历史缺陷位置的当前缺陷参数；更新所述历史缺陷位置的对应的缺陷参数。
75.本实施例中，服务器可以控制水下机器人以对应的运行参数经过历史缺陷位置，并对历史缺陷位置进行检测，以确定当前的缺陷参数，并更新该缺陷位置的缺陷参数，存储值缺陷数据库，以供下次调用。
76.其中，根据当前参数确定缺陷参数的步骤，可以与上述实施例中，根据水下机器人检测到隧洞水环境的检测参数，确定隧洞水环境的第一缺陷位置和第一缺陷参数的方法相同。
77.在一些实施例中，如果检测到缺陷已经被修复或者缺陷通过其他形式得到解决，或者缺陷升级为新的缺陷，服务器也可以更新缺陷类型。
78.上述实施例的方案，根据水下机器人的检测，更新缺陷参数，提高缺陷数据的实时性。
79.需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必须的。
80.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种隧洞动水环境下的水下机器人控制装置，该装置200包括：
81.历史数据单元210，用于获取隧洞水环境的历史缺陷位置和历史缺陷参数；
82.运行参数单元220，根据所述历史缺陷参数，确定水下机器人在所述历史缺陷位置对应的运行参数；
83.控制单元230，用于控制所述水下机器人按照所述运行参数运行。
84.关于隧洞动水环境下的水下机器人控制装置的具体限定可以参见上文中对于隧洞动水环境下的水下机器人控制方法的限定，在此不再赘述。上述基于隧洞动水环境下的水下机器人控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
85.本发明可以应用于计算机设备，如可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。本实施例的计算机设备至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信连接的存储器、处理器，如图3所示。需要指出的是，图3仅示出了具有存储器、处理器组件的计算机设备，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。存储器(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器可以是计算机设备的内部存储单元，例如该计算机设备的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器也可以是计算机设备的外部存储设备，例如该计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。当然，存储器还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器通常用于存储安装于计算机设备的操作系统和各类应用软件，例如历史缺陷位置、缺陷参数数据等。此外，存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。处理器在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制计算机设备的总体操作。本实施例中，处理器用于运行存储器中存储的程序代码或者处理数据，以实现一种隧洞动水环境下的水下机器人控制方法。
86.本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
87.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
88.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
89.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
90.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发
明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。