本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种水下机器人仿真模拟系统。
背景技术：
水下机器人是一种工作于水下的极限作业机器人，已经广泛应用于安全搜救、管道检查、能源产业等领域。水下机器人系统造价昂贵、作业成本高，工作环境复杂多变，为提高水下机器人作业效率和可靠性，降低作业成本和风险，水下工程施工作业单位通常需要对水下机器人操作人员进行长时间的离线仿真模拟操作培训，操作人员操作熟练后方能上船实际操作水下机器人进行水下施工，而目前尚没有一种接近真实操作场景的水下机器人仿真模拟系统。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种水下机器人仿真模拟系统，能够对水下机器人模型进行仿真操作，仿真模拟水下机器人的真实操作场景。
基于上述目的，本发明提供了一种水下机器人仿真模拟系统，包括控制设备、虚拟现实仿真模块、先进运动控制设备；
所述控制设备，用于向所述先进运动控制设备发送控制任务数据，以使所述先进运行控制设备根据所述控制任务数据生成运动控制指令；用于接收所述运动控制指令，向所述虚拟现实仿真模块发送所述运动控制指令，以使所述虚拟现实仿真模块根据所述运动控制指令控制水下机器人模型执行相应的虚拟运动；用于接收所述水下机器人模型执行所述虚拟运动过程中生成的传感器数据。
可选的，所述系统还包括操作设备；
所述操作设备，用于模拟操作水下机器人的操作动作，根据所述操作动作生成相应的操作指令；
所述控制设备，用于接收所述操作指令，向所述虚拟现实仿真模块发送所述操作指令，以使所述虚拟现实仿真模块根据所述操作指令控制所述水下机器人模型执行相应的虚拟操作；用于接收所述水下机器人模型执行所述虚拟操作过程中生成的传感器数据。
可选的，所述系统还包括声呐数据处理设备；
所述声呐数据处理设备，用于接收所述虚拟现实仿真模块发送的声呐成像数据，根据所述声呐成像数据生成声呐图像，并将所述声呐图像发送给所述先进运动控制设备，以使所述先进运动控制设备进行目标探测及跟踪处理，生成探测及跟踪结果；所述声呐成像数据是所述水下机器人模型执行所述虚拟运动和/或虚拟操作过程中生成的；
所述控制设备，用于接收所述探测跟踪结果。
可选的，所述虚拟现实仿真模块包括：
计算模块，用于根据所述运动控制指令和/或操作指令，利用预设的物理引擎算法计算所述水下机器人模型的各组成部件模型的受力和运动关系，计算柔性体子系统的受力和运动关系，计算水动力学关系，生成计算结果；
展示模块，用于根据所述计算结果，展示所述各组成部件模型的运动和水下作业时产生的光影效果。
可选的，所述操作设备包括触摸显示屏、按键组件、手柄组件、滚轮组件，利用所述触摸显示屏设置所述水下机器人模型的设备参数，利用所述按键组件控制所述水下机器人模型的开关状态，利用所述手柄组件控制所述水下机器人模型在水下作业环境模型中的运动状态，利用所述滚轮组件控制所述水下机器人模型的方向。
可选的，所述系统还包括仿真管理设备；
所述仿真管理设备，用于对所述虚拟现实仿真模块进行管理，包括模型管理，设置仿真运行参数，对仿真运行过程进行控制，用户管理。
可选的，所述模型管理包括配置水下机器人模型、配置水下作业环境模型、配置水下机器人模型的组成部件模型。
可选的，所述系统还包括显示设备；
所述显示设备，用于接收所述水下机器人模型执行所述虚拟运动和/或虚拟操作过程中采集的视频数据，并显示所述视频数据。
可选的，所述水下机器人模型包括但不限于供电系统模型、导航传感器模型、深度传感器模型、高度传感器模型、湿度传感器模型、绝缘传感器模型；所述传感器数据包括但不限于供电系统状态数据、导航传感器数据、深度传感器数据、高度传感器数据、湿度传感器数据、绝缘传感器数据。
可选的，至少两个所述控制设备分别向所述虚拟现实仿真模块发送所述运动控制指令和/或所述操作指令，以使所述虚拟现实仿真模块根据所述运动控制指令和/或所述操作指令控制相应的水下机器人模型执行相应的虚拟运动和/或虚拟操作。
从上面所述可以看出，本发明提供的水下机器人仿真模拟系统，通过控制设备、虚拟现实仿真模块、先进运动控制设备等设备模块之间的协同控制操作，能够对水下机器人模型进行仿真操作，仿真模拟水下机器人的真实操作场景，便于操作人员利用系统对水下机器人进行模拟操作培训演练，对水下复杂作业过程进行展示、演练，提高操作熟练程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的系统结构框图；
图2为本发明实施例的控制设备的结构框图；
图3为本发明实施例的虚拟现实仿真模块的结构框图；
图4为本发明实施例的操作设备的结构框图；
图5为本发明实施例的显示设备的结构框图；
图6为本发明实施例的仿真管理设备的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
图1为本发明实施例的系统结构框图。如图所示，本发明实施例提供的水下机器人仿真模拟系统，包括控制设备101、虚拟现实仿真模块102、先进运动控制设备103；
控制设备101，用于向先进运动控制设备103发送控制任务数据，以使先进运行控制设备103根据控制任务数据生成运动控制指令；用于接收先进运动控制设备103发送的运动控制指令，向虚拟现实仿真模块102发送运动控制指令，以使虚拟现实仿真模块102根据运动控制指令控制水下机器人模型执行相应的虚拟运动；用于接收虚拟现实仿真模块102控制水下机器人模型执行虚拟运动过程中生成的传感器数据。
本发明实施例的水下机器人仿真模拟系统，通过控制设备101、虚拟现实仿真模块102、先进运动控制设备103各部分的协同控制及操作，能够模拟水下机器人模型进行虚拟运动控制，并获取水下机器人模型在虚拟运动过程中的各项数据，利用水下机器人仿真模拟系统能够仿真模拟水下机器人的真实操作场景，可通过操作水下机器人仿真模拟系统模拟训练水下机器人在水下作业过程中的操作演练。
于一些实施例中，所述水下机器人仿真模拟系统还包括操作设备104；
控制设备101，用于接收操作设备104发送的操作指令，向虚拟现实仿真模块102发送操作指令，以使虚拟现实仿真模块102根据操作指令控制水下机器人模型执行相应的虚拟操作；用于接收虚拟现实仿真模块102控制水下机器人模型执行虚拟操作过程中生成的传感器数据。本实施例中，可利用操作设备104对水下机器人模型进行模拟操作。
于一些实施例中，所述水下机器人仿真模拟系统还包括声呐数据处理设备105；
声呐数据处理设备105，用于接收虚拟现实仿真模块102发送的声呐成像数据，根据声呐成像数据生成声呐图像，并将声呐图像发送给先进运动控制设备103，以使先进运动控制设备103进行目标探测及跟踪处理，生成探测及跟踪结果；所述声呐成像数据是虚拟现实仿真模块102控制水下机器人模型执行虚拟运动和/或虚拟操作过程中生成的；
控制设备101，用于接收先进运动控制设备103发送的探测跟踪结果。本实施例中，可利用声呐数据处理设备105实现水下机器人模型的目标探测与跟踪功能。
以下分别对水下机器人仿真模拟系统的各个组成部分进行详细说明。
1、控制设备
图2为本发明实施例的控制设备的结构框图。如图所示，本实施例的控制设备101包括控制器201、数据传输单元202。
数据传输单元202与控制器201的数据输入输出接口相连接，数据传输单元202用于与其他各部件建立数据连接，包括向先进运动控制设备103发送控制任务数据，接收先进运动控制设备103发送的运动控制指令，向虚拟现实仿真模块102发送运动控制指令，接收操作设备104发送的操作指令，向虚拟现实仿真模块102发送操作指令，接收虚拟现实仿真模块102发送的传感器数据，接收先进运动控制设备103发送的探测跟踪结果等。
于一些实施例中，数据传输单元202可选用工业交换机，控制器201通过工业交换机与虚拟现实仿真模块102、先进运动控制设备103、操作设备104建立数据连接，先进运动控制设备103与声呐数据处理设备105之间、声呐数据处理设备105与虚拟现实仿真模块102之间均通过工业交换机建立数据连接，以实现各设备之间数据指令的交互。
控制器201，用于根据水下机器人所要执行的任务确定控制任务数据，并通过数据传输单元202向先进运动控制设备103发送控制任务数据，以使先进运行控制设备103根据控制任务数据生成运动控制指令；用于通过数据传输单元202接收先进运动控制设备103发送的运动控制指令，并向虚拟现实仿真模块102发送运动控制指令，以使虚拟现实仿真模块102根据运动控制指令控制水下机器人模型执行相应的虚拟运动。
本发明实施例中，所述控制任务数据为用于模拟控制水下机器人执行特定任务的数据，水下机器人可执行的任务包括但不限于控制推进器、照明、控制机械臂动作、控制液压阀控制器、部件检修、水下摄影、目标探测等等。控制器201根据所要执行的任务确定控制任务数据后，向先进运动控制设备103发送控制任务数据，先进运动控制设备103对控制任务数据进行处理，生成水下机器人模型可执行的运动控制指令，由虚拟现实仿真模块102控制水下机器人模型按照运动控制指令执行相应的虚拟运动。
控制器201，还用于通过数据传输单元202接收操作设备104发送的操作指令，并向虚拟现实仿真模块102发送操作指令，以使虚拟现实仿真模块102根据操作指令控制水下机器人模型执行相应的虚拟操作。
本发明实施例中，操作设备104的操作指令包括但不限于：用于控制水下机器人模型的电气设备的电源开关指令、电机开关指令，运动控制手柄操作指令(控制水下机器人模型的旋转、前进、后退、左/右、上/下动作)，自动控制开关指令(包括控制水下机器人模型的自动定高度、自动定深度、自动定位置、自动定航向等控制功能)；以及对水下机器人模型进行设备管理和运动控制的操作指令，包括设置传感器参数的指令、传感器电源开关指令、照明设备控制指令、云台控制指令、机械手控制指令等。
控制器201，还用于通过数据传输单元202接收虚拟现实仿真模块102控制水下机器人模型执行虚拟运动和/或虚拟操作过程中生成的传感器数据。
本发明实施例中，水下机器人模型为与水下机器人组成结构、工作原理、运行过程等完全相同的虚拟模型，水下机器人模型包括但不限于机器人本体模型、船舶模型、布放回收系统模型、铠装脐带缆模型、水下零浮力脐带缆模型、脐带缆机构模型、供电系统模型、导航传感器模型、深度传感器模型、高度传感器模型、湿度传感器模型、绝缘传感器模型、声呐探测器模型、摄像头模型等等；水下机器人模型执行虚拟运动和/或虚拟操作过程中，通过各传感器模型所采集的传感器数据均传输给控制器201，由控制器201对接收的数据进行统一处理；其中，根据水下机器人模型所配置的传感器模型类型，采集的传感器数据包括但不限于供电系统状态数据、导航传感器数据、深度传感器数据、高度传感器数据、湿度传感器数据、绝缘传感器数据等。
控制器201，还用于通过数据传输单元202接收先进运动控制设备103发送的探测跟踪结果。
本发明实施例中，水下机器人模型执行虚拟运动和/或虚拟操作过程中，将通过声呐探测模型采集的声呐成像数据发送给声呐数据处理设备105，声呐数据处理设备105对声呐成像数据进行处理生成声呐图像，将声呐图像发送给先进运动控制设备103，先进运动控制设备103对声呐图像进行目标探测及跟踪处理，生成探测及跟踪结果，将探测及跟踪结果发送给控制器201，由控制器201对接收的探测及跟踪结果进行统一的处理与分析。
2、虚拟现实仿真模块
虚拟现实仿真模块102，用于接收控制设备101发送的操作指令和/或运动控制指令，根据预设的水下机器人模型和水下场景模型，按照操作指令和/或运动控制指令控制水下机器人模型在水下场景模型中进行仿真运行过程，将仿真运行过程中生成的传感器数据发送给控制设备101；以及将仿真运行过程中生成的声呐成像数据发送给声呐数据处理设备105，以使声呐数据处理设备105根据声呐成像数据生成声呐图像。
图3为本发明实施例的虚拟现实仿真模块结构框图。如图所示，于一些实施例中，虚拟现实仿真模块包括计算模块301、展示模块302；
计算模块301，用于根据接收的操作指令和/或运动控制指令，利用预设的物理引擎算法计算水下机器人模型的各组成部件模型的受力和运动关系，计算柔性体子系统的受力和运动关系，计算水动力学关系，生成计算结果；其中，所述的柔性体子系统主要是至水下各种管线及其辅助机构，包括但不限于铠装脐带缆、零浮力脐带缆、柔性液压管道等，各种管线自身可受力产生形变。
展示模块302，用于根据计算结果，将水下机器人模型的各组成部件模型的运动和水下作业时产生的光影效果展示出来。
本发明实施例中，所述预设的物理引擎算法例如是agxdynamics物理引擎，本实施例中，基于agxdynamics物理引擎开发实现所述虚拟现实仿真模块。
于一些实施例中，虚拟现实仿真模块102可通过数据传输单元与至少两个控制设备101相连接，可分别通过多个控制设备101对多个水下机器人模型进行仿真操作。至少两个控制设备分别向虚拟现实仿真模块发送各自的运动控制指令和/或操作指令，以使虚拟现实仿真模块根据各运动控制指令和/或操作指令控制相应的水下机器人模型执行相应的虚拟运动和/或虚拟操作。
本发明实施例中，所述虚拟现实仿真模块102能够实现的功能包括：
1)具备动态柔性体动力学解算和仿真功能(比如零浮力脐带缆，铠装脐带缆等)
2)具备实时仿真模拟各种水下设备、传感器通信、控制及作业功能(包括导航设备、照明设备、液压阀控制设备、推进器控制设备、水下电子舱、声呐探测等)
3)仿真水下机器人作业
4)具备三种标准水下机器人模型(包括6个推进器、7个推进器和8个推进器三种动力布局类型的水下机器人)选择功能
5)仿真脐带缆管理系统tms(tethermanagementsystem)
6)仿真甲板布放回收系统lars(launchandrecoverysystem)
7)仿真船舶支持系统
8)仿真水面和水下对象
9)仿真水上和水下环境
10)具备多个典型作业场景(包括水下油气作业、水下科学考察、水下沉船打捞、水下救援、水下电缆巡检等)选择功能
11)具备七个自由度机械臂操作设备连接功能
12)仿真水下传感器的感测和数据传输功能，水下传感器包括但不限于声纳探测器、惯性导航传感系统、声学定位系统、高度传感器、深度传感器、多普勒声速仪(dvl：dopplervelocitylog)等；仿真水下执行机构的作业过程和数据传输功能，水下执行机构包括但不限于五自由度机械手、七自由度机械手、高压水枪、液压阀控制器、照明设备控制器、推进器控制器等
13)能够根据需要对水下设备(如护套、隔水管等)进行建模
14)具备多种水下机器人工具能力，并可根据需要定制工具，所述工具包括但不限于水下切割工具，水下打磨工具，水下高压冲刷工具，水下力矩扳手，水下快速插头等
15)支持场景定制，能够复制特定的工作地点和船舶定位交互
16)支持环境条件定制，环境条件包括但不限于海况、洋流、水中颗粒物和能见度等
17)模拟产生至少四个摄像头视图(根据水下机器人模型的配置确定)，支持画中画和高清屏幕显示
18)支持在任何点保存和恢复模拟的能力
19)实时系统故障注入(间歇和定时故障)，准确的故障指示反馈
20)可直接与控制设备101连接使用
21)可直接与水下机器人电气测试台连接使用
22)可同时连接至少两个控制设备101，支持多用户交互功能，可同时操作多个水下机器人模型进行仿真运行
23)支持场景内容创建功能
24)采用先进的多刚体物理引擎
25)先进的碰撞映射和摩擦特性
26)水下机器人全作业过程模拟仿真功能，包括但不限于船舶运动、甲板布放回收系统等
27)实时仿真运行参数设置功能，仿真运行参数包括但不限于天气、水流、清晰度、海况等
3、先进运动控制设备
先进运动控制设备103，用于接收控制设备101发送的控制任务数据，根据控制任务数据生成运动控制指令，向控制设备101发送运动控制指令；以及，用于接收声呐数据处理设备105发送的声呐图像，根据声呐图像进行目标探测及跟踪处理，将生成的探测跟踪结果数据发送给控制设备101。
本发明实施例中，先进运动控制设备103可实现的功能包括目标物检测与跟踪，任意水深环境下的姿态保持控制，水下航迹跟踪控制，水下机器人模型的位置控制等。
以目标物探测与跟踪为例，控制设备101确定任务为目标物探测与跟踪，并确定所需探测与跟踪的目标物，向先进运动控制设备103发送包括目标物及目标物探测与跟踪指令的控制任务数据，先进运动控制设备103根据控制任务数据生成目标物探测与跟踪的运动控制指令，虚拟现实仿真模块102根据运动控制指令控制水下机器人模型执行相应的虚拟运动过程中，将声呐探测器模型采集的声呐成像数据传输至声呐数据处理设备105，经声呐数据处理设备105处理生成声呐图像，先进运动控制设备103接收声呐图像，根据声呐图像确定目标物位置，利用目标跟踪算法生成探测跟踪结果数据，将探测跟踪结果数据发送至控制设备101，控制设备101根据接收的探测跟踪结果数据实现对目标物的探测与跟踪。
对于任意水深环境下的姿态保持控制功能，控制设备101确定任务为姿态保持，向先进运动控制设备103发送姿态保持的控制任务数据，先进运动控制设备103根据控制任务数据生成姿态保持的运动控制指令，虚拟现实仿真模块102根据运动控制指令控制水下机器人模型保持当前姿态。
4、操作设备
操作设备104，用于模拟操作水下机器人的操作动作，根据操作动作生成相应的操作指令。
图4为本发明实施例的操作设备的结构框图。如图所示，本实施例的操作设备104包括触摸显示屏401、按键组件402、手柄组件403、滚轮组件404等人机交互单元，操作人员可通过操作操作设备104模拟操作水下机器人模型。操作人员操作操作设备104的操作指令通过数据传输模块202传输至控制设备101，控制设备101向虚拟现实仿真模块102发送操作指令，以使虚拟现实仿真模块102控制水下机器人模型按照操作指令执行相应的虚拟操作。
于一些实施例中，可利用触摸显示屏设置水下机器人模型的传感器参数、云台参数、机械手控制参数等设备参数，可利用操作按键组件控制水下机器人模型的电源开关、电机开关等，可利用操作手柄组件模拟控制水下机器人模型在水下作业环境模型中的运动状态，可利用滚轮组件控制水下机器人模型的方向等。
5、声呐数据处理设备
声呐数据处理设备105，用于接收虚拟现实仿真模块102发送的声呐成像数据，根据声呐成像数据生成声呐图像，并将声呐图像发送给先进运动控制设备103，以使先进运动控制设备103进行目标探测及跟踪处理，生成探测及跟踪结果。
本发明实施例中，虚拟现实仿真模块102控制水下机器人模型在虚拟运动和/或虚拟操作过程中，通过声呐探测器模型采集声呐成像数据，将采集的声呐成像数据发送至声呐数据处理设备105，声呐数据处理设备105根据接收的声呐成像数据，处理生成包括水下作业环境和水下对象的二维声呐图像。
如图1所示，本发明实施例的水下机器人仿真模拟系统，还包括显示设备106、仿真管理设备107。
显示设备106，用于接收水下机器人模型执行虚拟运动和/或虚拟操作过程中采集的视频数据，并显示视频数据采集的视频数据，并显示视频数据。
本发明实施例中，水下机器人模型配置有摄像头模型，水下机器人模型在执行虚拟运动和/或虚拟操作过程中，利用摄像头模型实时采集视频数据，并将采集的视频数据发送至显示设备106，显示设备106接收视频数据，显示视频数据，操作人员可通过显示设备106观察水下作业情况及作业环境。
图5为本发明实施例的显示设备的结构框图。于一些实施例中，显示设备106包括显示器501和视频处理模块502，视频处理模块502根据接收的视频数据，对视频数据进行处理，将处理后的视频影像显示于显示器501上。根据使用需要，显示器501可设置至少两台，以便于多用户使用。
仿真管理设备107，用于对虚拟现实仿真模块102进行管理，包括模型管理，设置仿真运行参数，对仿真运行过程进行控制，用户管理等。
本发明实施例中，可利用仿真管理设备107配置水下机器人模型、水下作业环境模型、配置水下机器人模型的组成部件模型，设置仿真运行参数(包括水流速度、水体可视度、悬浮物颗粒度)，对仿真运行过程进行控制(包括开始、暂停、停止、切换等)，用户管理(包括用户信息管理、存储用户操作信息等)。
图6为本发明实施例的仿真管理设备的结构框图。于一些实施例中，仿真管理设备107包括上位机601及其外围部件，上位机601上安装有预设的用于仿真建模的3d建模软件，可利用3d建模软件编辑水下机器人模型、水下作业环境模型、水下机器人模型的组成部件模型等建模操作。上位机601的外围部件包括显示器、键盘、鼠标、存储模块、网络连接模块等，上位机具有远程访问功能，用户可远程访问上位机601。
本发明实施例的水下机器人仿真模拟系统，通过控制设备101、虚拟现实仿真模块102、先进运动控制设备103、操作设备104、声呐数据处理设备105等各设备模块的协同控制及操作，能够模拟水下机器人模型进行虚拟运动控制及虚拟操作，并获取水下机器人模型在虚拟运动和/或虚拟操作过程中的各项数据，利用水下机器人仿真模拟系统能够仿真模拟水下机器人的真实操作场景，可通过操作水下机器人仿真模拟系统模拟训练水下机器人在水下作业过程中的操作演练。
另外，利用本发明实施例的水下机器人仿真模拟系统，同时能够对水下机器人的各项功能进行设计验证和优化。包括，通过对水下机器人模型的电气零部件模型进行替换，验证水下机器人的电气零部件功能是否正常；通过对控制设备进行更新可验证控制设备的控制管理功能是否正常；通过操作设备等各设备与水下机器人模型的交互，验证各设备的功能是否正常等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种水下机器人仿真模拟系统，其特征在于，包括：控制设备、虚拟现实仿真模块、先进运动控制设备；
所述控制设备，用于向所述先进运动控制设备发送控制任务数据，以使所述先进运行控制设备根据所述控制任务数据生成运动控制指令；用于接收所述运动控制指令，向所述虚拟现实仿真模块发送所述运动控制指令，以使所述虚拟现实仿真模块根据所述运动控制指令控制水下机器人模型执行相应的虚拟运动；用于接收所述水下机器人模型执行所述虚拟运动过程中生成的传感器数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括操作设备；
所述操作设备，用于模拟操作水下机器人的操作动作，根据所述操作动作生成相应的操作指令；
所述控制设备，用于接收所述操作指令，向所述虚拟现实仿真模块发送所述操作指令，以使所述虚拟现实仿真模块根据所述操作指令控制所述水下机器人模型执行相应的虚拟操作；用于接收所述水下机器人模型执行所述虚拟操作过程中生成的传感器数据。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括声呐数据处理设备；
所述声呐数据处理设备，用于接收所述虚拟现实仿真模块发送的声呐成像数据，根据所述声呐成像数据生成声呐图像，并将所述声呐图像发送给所述先进运动控制设备，以使所述先进运动控制设备进行目标探测及跟踪处理，生成探测及跟踪结果；所述声呐成像数据是所述水下机器人模型执行所述虚拟运动和/或虚拟操作过程中生成的；
所述控制设备，用于接收所述探测跟踪结果。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述虚拟现实仿真模块包括：
计算模块，用于根据所述运动控制指令和/或操作指令，利用预设的物理引擎算法计算所述水下机器人模型的各组成部件模型的受力和运动关系，计算柔性体子系统的受力和运动关系，计算水动力学关系，生成计算结果；
展示模块，用于根据所述计算结果，展示所述各组成部件模型的运动和水下作业时产生的光影效果。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述操作设备包括触摸显示屏、按键组件、手柄组件、滚轮组件，利用所述触摸显示屏设置所述水下机器人模型的设备参数，利用所述按键组件控制所述水下机器人模型的开关状态，利用所述手柄组件控制所述水下机器人模型在水下作业环境模型中的运动状态，利用所述滚轮组件控制所述水下机器人模型的方向。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括仿真管理设备；
所述仿真管理设备，用于对所述虚拟现实仿真模块进行管理，包括模型管理，设置仿真运行参数，对仿真运行过程进行控制，用户管理。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模型管理包括配置水下机器人模型、配置水下作业环境模型、配置水下机器人模型的组成部件模型。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括显示设备；
所述显示设备，用于接收所述水下机器人模型执行所述虚拟运动和/或虚拟操作过程中采集的视频数据，并显示所述视频数据。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水下机器人模型包括但不限于供电系统模型、导航传感器模型、深度传感器模型、高度传感器模型、湿度传感器模型、绝缘传感器模型；所述传感器数据包括但不限于供电系统状态数据、导航传感器数据、深度传感器数据、高度传感器数据、湿度传感器数据、绝缘传感器数据。
10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，至少两个所述控制设备分别向所述虚拟现实仿真模块发送所述运动控制指令和/或所述操作指令，以使所述虚拟现实仿真模块根据所述运动控制指令和/或所述操作指令控制相应的水下机器人模型执行相应的虚拟运动和/或虚拟操作。
技术总结
本发明提供一种水下机器人仿真模拟系统，包括控制设备、虚拟现实仿真模块、先进运动控制设备；所述控制设备，用于向所述先进运动控制设备发送控制任务数据，以使所述先进运行控制设备根据所述控制任务数据生成运动控制指令；用于接收所述运动控制指令，向所述虚拟现实仿真模块发送所述运动控制指令，以使所述虚拟现实仿真模块根据所述运动控制指令控制水下机器人模型执行相应的虚拟运动；用于接收所述水下机器人模型执行所述虚拟运动过程中生成的传感器数据。本发明能够对水下机器人模型进行仿真操作，仿真模拟水下机器人的真实操作场景，便于操作人员利用系统对水下机器人进行模拟操作演练。
技术研发人员：刘可安;尚敬;张定华;朱迎谷;严允;胡斌炜;刘浩平;彭勃;杨鸣远
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：.11.18
技术公布日：.02.14
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