1.一种水下智能网衣清洗机器人应用方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、使用数字孪生技术在计算机上构建网箱模型,作为机器人清洗工作的虚拟环境;
S2、将水下智能网衣清洗机器人放入水中,并在计算机上导入机器人的模型,通过机器人上的传感器进行定位,自动调整机器人与网箱的相对位置;
S3、机器人执行水下巡检任务,利用水下相机捕获待清洗物体的污迹图像数据,并利用卷积神经网络对污迹区域进行精确识别和分割,结合物体的几何形状和尺寸信息,智能标定清洗区域;
S4、通过SCADAS数据采集设备收集现场数据,包括视频流、海水流速、水下压力及机器人姿态,将已收集数据制备成数据集,供数字孪生模型训练使用,采用积分强化学习训练数字孪生模型,并构建值函数以及初始时刻的控制策略和扰动输入,利用IoT边缘网关进行分析处理实时更新数字孪生模型的物理和运动状态;
S5、根据清洗区域的标定等级和附着物形状,通过路径规划方法在数字孪生模型中模拟清洗过程,优化清洗路径并进行仿真测试,将测试结果转化为实际清洗指令;
S6、在水流和压力变化时,基于已接收的控制策略和扰动输入进行动作,水下机器人更新自身状态,同时将位置、姿态、线速度以及角速度状态数据信息反馈到数字孪生模型,进一步基于反馈的状态数据实时进行对比以修正数字孪生体,通过选出最优系统设计方案调节推进器功率输出,实现机器人的自适应姿态调整,确保清洗过程的连续性和高效性。
2.根据权利要求1所述的水下智能网衣清洗机器人应用方法,其特征在于,采用数字孪生技术进行参数化建模,构建网衣清洗机器人和养殖网箱的三维数字模型,精确模拟机器人与网箱的物理交互,利用水下高清摄像头捕捉特定标志辅助定位,智能规划清洗路径,并通过仿真模拟验证路径的可行性。
3.根据权利要求1所述的水下智能网衣清洗机器人应用方法,其特征在于,在清洗过程中,结合网箱附着物的种类、密度分布和海况数据,通过贴网力传感器动态调整推进器功率,确保清洗盘与待清洗表面保持恒定的接触力,实现高效清洗。
4.根据权利要求1所述的水下智能网衣清洗机器人应用方法,其特征在于,所述数据集包括:几何数据:通过激光扫描、声呐或其他3D成像技术获取网衣的尺寸特征、结构特征,水下机器人的尺寸特征、结构特征,水的深度,水域体积;
动力学数据:使用力传感器、惯性测量单元获取水动力学、系统动力学、浮力、螺旋桨推进性能、结构受力分析的数据;
操作数据:获取机器人执行清洗任务时的操作数据,包括轨迹、速度、力矩、机器人输入输出特性。
5.根据权利要求1所述的水下智能网衣清洗机器人应用方法,其特征在于,利用卷积神经网络对图像数据进行精确分类,通过非极大值抑制算法筛选最佳候选区域,排除冗余信息,确保清洗过程的精确性。
6.一种智能清洗机器人系统,其特征在于,采用如权利要求1‑5中任一项所述的智能网衣清洗机器人应用方法,包括:水下相机,设置于机器人的侧面,用于捕获污迹图像数据;
刮刷盘,设置于机器人的底部,用于清洗作业;
照明灯,用于为水下相机提供辅助照明;
姿态检测模块,包括陀螺仪、加速度计、指南针、深度传感器、温度传感器、压力传感器,用于检测机器人的姿态;
驱动模块,由电调驱动的推进器构成,用于控制机器人的运动;
脐带缆,用于水下机器人与水上控制台之间的通讯;
水上控制台,用于构建数字孪生模型、进行仿真模拟测试,并根据相机采集的污迹信息控制机器人按清洗路径运动,执行清洗作业。