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[发明专利]一种应用于输水隧洞检测机器人的控制方法-CN202110807036.0有效
发明人：孙玉山;张力文;杜小洲;苏岩;曹建;赵力;王家明;张国成;冉祥瑞;王相斌;关宏升 -专利权人：哈尔滨工程大学;陕西省引汉济渭工程建设有限公司
申请日： 2021-07-16 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： B63C11/52 文献下载
摘要：本发明提出一种输水隧洞检测机器人及其控制方法，包括：载体系统，用于承载动力设备及探测设备；主控系统，用于操控机器人在隧洞内作业；能源系统，为水下机器人作业提供能源；推进与操纵系统，首尾各布置4台纵向推进器，实现机器人基础运动；通信系统，利用无线局域网实现数据上传与指令下载；导航与定位系统，利用首尾交叉分布的4个测距仪，实现机器人在隧洞横截面内的定位；任务系统，实现对周向洞壁观测录像，回收后进行数据处理；本发明所涉及的水下机器人具有长距离、多模运动模式、输水隧洞跟踪控制与规划、光学与声纳融合集成检测等能力，可完成输水隧洞裂缝、洞内异物等缺陷检测作业，保证隧洞检测区域的全覆盖。
一种应用于输水隧洞检测机器人控制方法

[发明专利]一种水下自主航行器在大尺度连续性障碍物环境中路径规划避障控制方法-CN202011109095.2有效
发明人：孙玉山;罗孝坤;张国成;冉祥瑞;柴璞鑫;薛源;于鑫;张红星 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-10-16 - 公布日： 2022-10-28 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：本发明是一种水下自主航行器在大尺度连续性障碍物环境中路径规划避障控制方法。本发明涉及水下机器人路径避障规划技术领域，本发明建立存在大尺度连续性障碍物模拟训练环境，以避障传感器信息为输入，航行速度和偏航角速度为输出搭建深度强化学习神经网络的状态与动作，针对运动规划避障控制过程的多目标结构，对奖赏函数进行了模块化设计，为了避免稀疏奖励引起系统不稳定，结合人工势场法设置连续性奖励。本发明利用基于改进的深度确定性策略梯度算法，对水下自主航行器进行避障训练，将训练所得到的避障策略写入机器人下位机控制系统；水下自主航行器在水下峡谷中行驶时，利用训练学习到的避障策略进行避障，安全的到达目标区域。
一种水下自主航行尺度连续性障碍物环境路径规划控制方法

[发明专利]一种基于BP神经网络的潜艇抗沉辅助决策系统-CN201811474077.7有效
发明人：孙玉山;马陈飞;张国成;祁彧;吴新雨;冉祥瑞;张宸鸣;王占缘;王元庆;唐同泽 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-12-04 - 公布日： 2022-08-23 - 主分类号： G06N3/04 文献下载
摘要：本发明提供一种基于BP神经网络的潜艇抗沉辅助决策系统，选定运用该系统的潜艇，建立潜艇姿态仿真实验平台；构建BP神经网络；利用仿真试验平台获取的数据，对BP神经网络进行离线学习，初步得到BP神经网络程序；辅助决策；将S4中实现辅助决策方案的数据在线收集，形成在线学习样本，使其进入BP神经网络进行学习，使潜艇抗沉辅助决策系统在使用过程中不断学习，最后重复S4，S5；本发明提出了一种基于BP神经网络的潜艇抗沉辅助决策系统，当潜艇出现非正常运行工况，姿态失衡时，该系统能够在很短的时间内给出高压气吹除方案，调整潜艇的姿态，使其在一定程度上能够正常运行，实现辅助决策的功能。
一种基于 bp 神经网络潜艇辅助决策系统

[发明专利]一种基于多约束目标的水下机器人运动规划方法-CN201810764979.8有效
发明人：张国成;程俊涵;孙玉山;盛明伟;冉祥瑞;王力锋;焦文龙;王子楷;贾晨凯;吴凡宇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-12 - 公布日： 2022-04-05 - 主分类号： G06F30/27 文献下载
摘要：一种基于多约束目标的水下机器人运动规划方法，属于机器学习以及水下机器人运动规划领域。模型构建阶段：将机器人避障声呐的信号与流速传感器的流速信号转化为当前环境；根据动力学约束，建立离散动作空间；以水下障碍物作为约束，建立奖赏函数；基于多目标约束建立马尔可夫决策过程，为算法实现建立基础；训练阶段：基于Q学习算法进行训练，在当前环境，基于贪心策略执行动作，每执行一步策略，基于原始策略进行评估并更新一次策略，改进策略直到适应环境，实现规划目的。本发明考虑了水流、碍航物、目标等多约束目标，将强化学习方法与水下多约束目标结合，实现了水下机器人的运动规划，具有较强的实时性，并且可以适用于多种环境。
一种基于约束目标水下机器人运动规划方法

[发明专利]一种潜艇隐身辅助决策系统及决策方法-CN201910041364.7有效
发明人：张国成;焦文龙;孙玉山;冉祥瑞;王力锋;程俊涵;封飞翔;吴凡宇;贾晨凯 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-01-16 - 公布日： 2021-06-01 - 主分类号： F41H3/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种潜艇隐身辅助决策系统及决策方法，决策系统包括辅助决策方案生成模块、方案仿真推演模块、人机交互模块以及所需的数据库；决策方法为潜艇航行过程中，被探测概率超出阈值时，将探测频段、隐身态势评估中的被探测概率、潜艇与探测平台的相对运动趋势、相对位置作为方案生成模块的输入，利用基于模糊神经网络和机动规避策略建立的辅助决策方案自动生成模块，产生潜艇设备目标运行状态及潜艇目标运行状态，以及潜艇规避位置，组合形成三个待选的辅助决策方案；本发明通过集成方案生成模块和仿真推演模块，提供方案的效能评估信息，保证待选方案的合理性和有效性，应用于常规潜艇的隐蔽航渡任务，能够有效提升潜艇的动态隐身能力。
一种潜艇隐身辅助决策系统方法

[实用新型]一种分舱结构水下航行器-CN202021336526.4有效
发明人： 冉祥瑞;王志强 -专利权人：哈尔滨雪娃水下机器人科技有限公司
申请日： 2020-07-09 - 公布日： 2021-02-12 - 主分类号： B63G8/08 文献下载
摘要：一种分舱结构水下航行器，涉及水下航行器领域。为解决现有的水下航行器存在航行阻力大，速度慢，并且操纵性差，电池散热较差的问题。航行器外壳内部设有两个耐压仓，且两个耐压仓的轴线水平设置，两个耐压仓之间设有浮态调节块，每个耐压仓的一端均设有首部框架，首部框架内部上端设有摄像头，首部框架内部下端设有水下灯，两个耐压仓一端的首部框架之间上部设有挡板，挡板的上端设有超短基线定位系统模块(USBL)，两个耐压仓一端的首部框架之间下部设有高度计，每个耐压仓的另一端与尾部框架的一端固定连接，尾部框架的另一端设有螺旋桨推进器。本实用新型适用于水下航行器领域。
一种结构水下航行

[实用新型]一种基于岸基的水下机器人回收释放小车-CN202021337375.4有效
发明人： 冉祥瑞;王志强 -专利权人：哈尔滨雪娃水下机器人科技有限公司
申请日： 2020-07-09 - 公布日： 2021-02-12 - 主分类号： B62B3/02 文献下载
摘要：一种基于岸基的水下机器人回收释放小车，它涉及水下航行器领域。本实用新型解决了现有的河流水下机器人通常利用人力释放回收，存在费事费力，且存在安全隐患的问题。本实用新型的上载荷板和下载荷板沿水平方向由上至下平行设置，四个剪刀型铰链对称设置在上载荷板和下载荷板两侧，上载荷板和下载荷板之间设置四个减震器；拉杆安装在下载荷板一端，两个转向轮对称设置在下载荷板靠近拉杆一端的左右两侧，两个定向轮对称设置在下载荷板另一端的左右两侧；若干支撑板沿上载荷板长度方向竖直均布在上载荷板的上端面上，载体连杆依次穿过支撑板并与支撑板螺纹连接，支撑板下部与减震系统的上载荷板可拆卸连接。本实用新型用于水下机器人的运输。
一种基于岸基水下机器人回收释放小车

[实用新型]一种机车电缆线自动放线切割设备-CN201922235821.4有效
发明人：张海;冉祥瑞;彭武 -专利权人：华东交通大学
申请日： 2019-12-13 - 公布日： 2021-02-02 - 主分类号： B65H51/08 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种机车电缆线自动放线切割设备，包括：机架，所述机架上设置有放线机构，所述放线机构右侧设置有切断机构；所述放线机构包括上置及下置压轮，所述上置压轮后方有驱动电机，所述下置压轮下方有弹簧，所述压轮右侧有导轨，所述导轨右侧有驱动电机，所述驱动电机输出轴通过联轴器带动托辊，所述联轴器中有轴法兰座，所述托辊通过传送带带动末端托辊，所述末端托辊通过联轴器连接驱动电机输出轴，所述驱动电机后侧有电连接控制器；所述切断机构包括切刀气缸，所述切刀设置在印花轮右侧，所述切刀后侧有气缸气压连接控制器。本实用新型能够根据不同的速度和弹簧压缩量适用各种型号尺寸的单股或多股电缆线切割，从而提高使用效率。
一种机车电缆线自动放线切割设备

[实用新型]一种用于水下检测的水下机器人-CN202020449668.5有效
发明人： 冉祥瑞;王志强 -专利权人：哈尔滨雪娃水下机器人科技有限公司
申请日： 2020-03-31 - 公布日： 2020-12-08 - 主分类号： B63C11/52 文献下载
摘要：一种用于水下检测的水下机器人,解决了现有水下机器人下潜时耐压控制舱耐压能力不足的问题,属于水下设备领域。所述机器人的壳体前进方向的垂直面方向薄于水平面，水下通信系统固定在壳体顶部，能源系统、耐压检测系统和耐压控制舱设置在壳体内部；可收放式稳定翼固定在壳体尾部的外表面；四个矢量推进器布置在壳体的两侧；耐压控制舱内装有水下机器人的控制系统；耐压控制舱的外壳包括柱壳和多个肋骨，肋骨分布在柱壳外表面，柱壳包括上壳板、下壳板和减压层；上壳板外侧壁与下壳板内侧壁为平行的斜面，上壳板外侧壁与下壳板内侧壁之间形成空隙，该空隙内减压层；减压层的材料为浮力材料、阻尼材料或吸声材料。
一种用于水下检测机器人

[发明专利]一种基于强化学习的AUV行为规划及动作控制方法-CN201910775602.7有效
发明人：孙玉山;冉祥瑞;张国成;李岳明;曹建;王力锋;王相斌;徐昊;吴新雨;马陈飞 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-08-21 - 公布日： 2020-07-31 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：一种基于强化学习的AUV行为规划及动作控制方法，属于水下机器人技术领域。为了解决AUV规划复杂任务时过于依靠人工经验，以及基于智能算法设计的控制方法需要精确的环境模型，从而导致训练经验局限，在现实环境中应用困难的问题。本发明将AUV探测隧洞定义为总任务；完成任务对应的行为包括：趋向目标、墙壁跟踪和避障；将机器人在水下需要完成所规划的行为而产生的控制指令定义为动作；AUV在执行隧洞探测任务时，使用深度强化学习DQN算法进行实时行为规划，构建对应的深度学习的行为网络，完成隧洞探测任务的规划。通过DDPG方法训练AUV的动作网络，将AUV视为环境模型，得到力到状态的映射，从而实现AUV的动作控制。
一种基于强化学习 auv 行为规划动作控制方法

[发明专利]一种基于深度Q学习的智能水下机器人行为体系结规划方法-CN201810759163.6有效
发明人：孙玉山;冉祥瑞;张国成;盛明伟;万磊;王力锋;程俊涵;焦文龙;王子楷;吴凡宇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-11 - 公布日： 2020-06-26 - 主分类号： G05B13/02 文献下载
摘要：本发明属于水下机器人技术领域，具体设计一种基于深度Q学习的智能水下机器人行为体系结构规划方法。包括：AUV行为规划体系结构分层设计；基于深度Q学习的行为规划及动作规划策略设计。主要流程为:将AUV的行为规划体系结构划分为“任务‑行为‑动作”三个层次,首先任务分解层将AUV收到的任务指令分解为各个行为，然后行为规划层通过获取到的环境信息对完成任务所需要的行为进行规划，最后动作执行层利用Q学习的方法训练AUV完成最优动作规划，通过控制AUV执行机构产生动作达到目标指令。本方法利用强化学习的方法训练水下机器人，使AUV能够在真实的动态水下环境中实现自主行为规划，省去了大量逻辑编程，提高了水下机器人的智能性。
一种基于深度学习智能水下机器人行为体系规划方法

[发明专利]一种堤坝裂缝检测水下机器人及使用方法-CN202010071446.9在审
发明人：孙玉山;冉祥瑞;张国成;曹建;王相斌;徐昊 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-01-21 - 公布日： 2020-06-05 - 主分类号： G01S15/89 文献下载
摘要：一种堤坝裂缝检测水下机器人及使用方法，它涉及一种机器人及使用方法，具体涉及一种堤坝裂缝检测水下机器人及使用方法。本发明为了解决当前水下堤坝裂缝检测难度大、精度低的问题。本发明所述水下机器人包括载体框架、动力系统、裂缝检测系统、导航定位系统、浮力平衡系统、耐压舱及下位机系统；所述动力系统、所述裂缝检测系统、所述导航定位系统、所述浮力平衡系统、耐压舱及下位机系统均安装在所述载体框架内。本发明属于水下机器人领域。
一种堤坝裂缝检测水下机器人使用方法

[发明专利]一种智能水下机器人运动重规划策略-CN201810758522.6有效
发明人：孙玉山;冉祥瑞;张国成;李岳明;万磊;程俊涵;焦文龙;王力锋;贾晨凯;王子楷 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-11 - 公布日： 2020-04-07 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：本发明提供及一种智能水下机器人运动重规划策略，该策略将智能水下机器人的作业任务视为规划一条安全经济的航行路径并在一系列路径点上完成相应的行为，当水下机器人按照全局规划路径航行，遇到障碍物时，利用矩形避障策略进行避障，避开障碍物后根据代价函数选择点跟踪策略或路径跟踪策略，到达指定位置后完成相应任务。该策略简单易实施，智能水下机器人完成作业任务的同时保证其安全，提高机器人的环境自适应性，航行的经济型大大提高，使得机器人重规划更加完善。
一种智能水下机器人运动规划策略

[发明专利]漂流探测水下机器人装置及控制方法-CN201810057279.5有效
发明人：曹建;孙玉山;张国成;冉祥瑞;徐昊;王子楷;吴凡宇;贾晨凯;焦文龙;王力锋 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-01-22 - 公布日： 2020-02-07 - 主分类号： B25J11/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种漂流探测水下机器人装置及控制方法，属于探测水下机器人技术领域。机器人主体是鱼雷型结构，在机器人艏部搭载水文探测设备ADCP(声学多普勒剖面测速仪)、测距声呐、应急抛载；中间舱段为耐压舱，耐压舱内分为能源舱和控制舱两部分，能源舱内有两块高能量密度锂电池，分别用于动力和控制供电；尾段搭载保形天线(包含北斗定位与通讯、无线电和WiFi)、DVL、深度计、测距声呐。在机器人尾部左右两侧布置高效率推进器，在机器人前后各设置一个垂向槽道推进器。本发明根据机器人周围环境、任务指令，智能实现选择漂流模式的开启或关闭，从而实现低功耗、长航程，长时间的探测监控任务。
水下机器人机器人探测测距耐压舱能源舱推进器漂流机器人主体多普勒任务指令探测设备左右两侧测速仪长航程低功耗高能量高效率控制舱深度计中间舱锂电池声学北斗保形槽道垂向尾段鱼雷无线电天线水文应急供电智能监控通讯

[发明专利]一种基于强化学习的AUV三维路径规划方法-CN201910041354.3有效
发明人：孙玉山;冉祥瑞;张国成;王力锋;程俊涵;焦文龙;贾晨凯;王子楷;吴凡宇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-01-16 - 公布日： 2020-01-17 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明设计了一种基于强化学习的AUV三维路径规划方法，首先根据已知的水下工作环境进行建模并对AUV进行全局路径规划；然后在仿真系统中针对AUV特殊的工作环境及其规划目标设计奖励值，利用基于自组织神经网络改进的Q学习方法对AUV进行避障训练，将训练所得到的避障策略写入机器人内部控制系统；最后机器人下水后接收全局路径规划节点，AUV将全局规划的路径节点作为目标节点以计算目标艏向规划航行，当遇到突发障碍时利用避障策略进行避障；该方法既保证AUV航行路径的经济性又保证了遇到突发障碍时的安全性，同时可以提高路径规划精度，降低规划时间，增强AUV的环境自适应性；该方法可应用于搭载了避障声纳能自主航行的AUV。
避障路径规划全局路径规划强化学习机器人三维自组织神经网络内部控制系统仿真系统规划目标航行路径计算目标路径节点目标节点全局规划自适应性声纳建模写入规划下水保证奖励应用改进

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