(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210535614.4 (22)申请日 2022.05.17 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430063 湖北省武汉市珞狮路12 2号 (72)发明人 马枫　陶苗苗　刘佳仑　李诗杰　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 陈嘉乐 (51)Int.Cl. B63B 69/00(2013.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于机械臂的船舶航行控制装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于机械臂的船舶航行 控制装置， 包括识别模块、 处理模块和机械臂模 块， 识别模块对 船舶驾控台的仪表进行光学字 符 识别， 获得船舶的当前航行信息， 处理模块运行 神经网络PID 模型对当前航行信息和目标航行信 息进行处理， 获得控制量， 机械臂模块根据控制 量进行动作， 对船舶驾控台的操控装置进行操 控。 本发明实际上构成了一个能够控制船舶航行 的闭环， 能够实现对船舶航行状态的稳定控制， 提高船舶航行的稳定性； 只需要在船舶原结构的 基础上加装部分部件， 这些部件与船舶原结构之 间具有相对独立性， 改装以及后期使用的成本 低， 实现低成本的船舶自动航行控制， 减轻舵手 的劳动强度， 降低航行风险。 本发明广泛应用于 船舶控制技 术领域。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 114906292 A 2022.08.16 CN 114906292 A 1.一种基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述基于机械臂的船舶航行控 制装置包括： 识别模块； 所述识别模块用于对船舶驾控台的仪表进行光学字符识别， 获得船舶的当 前航行信息； 处理模块； 所述处理模块用于设定目标航行信息， 运行神经网络PID模型对所述当前航 行信息和所述目标航行信息进行处 理， 获得控制量； 机械臂模块； 所述机械臂模块用于根据所述控制量进行动作， 从而对船舶驾控台的操 控装置进行操控。 2.根据权利要求1所述的基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述对船舶驾 控台的仪表进行光学字符识别， 获得 船舶的当前航行信息， 包括： 对航速仪表进行拍摄， 获得航速信息图像； 对航向仪表进行拍摄， 获得航向信息图像； 使用经过训练的YOLO模型对所述 航速信息图像进行处 理， 获得当前航速信息； 使用经过训练的YOLO模型对所述 航向信息图像进行处 理， 获得当前航向信息 。 3.根据权利要求2所述的基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述对船舶驾 控台的仪表进行光学字符识别， 获得 船舶的当前航行信息， 还 包括： 在使用所述YOLO模型对所述航速信 息图像和所述航向信息图像进行处理之前， 还对所 述航速信息图像和所述 航向信息图像进行 预处理。 4.根据权利要求3所述的基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述预处理包 括双边滤波、 二 值化、 边缘检测和霍夫直线检测。 5.根据权利要求2 ‑4任一项所述的基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述 设定目标航行信息， 包括： 设定目标航速信息和目标航向信息 。 6.根据权利要求5所述的基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述运行神经 网络PID模型对所述当前航行信息和所述目标航行信息进行处 理， 获得控制量， 包括： 建立所述神经网络PID模型； 所述神经网络PID模型包括第一子网络和第二子网络， 所 述第一子网络和第二子网络分别包括输入层、 隐藏层和输出层， 所述第一子网络和所述第 二子网络之间通过网络 权重相互联系； 将所述目标航速信 息和所述当前航速信 息输入至所述第 一子网络进行处理， 获得车钟 控制量； 将所述目标航向信 息和所述当前航向信 息输入至所述第 二子网络进行处理， 获得舵角 控制量。 7.根据权利要求6所述的基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述机械臂模 块包括第一机 械臂和第二机 械臂。 8.根据权利要求7所述的基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述根据 所述 控制量进行动作， 包括： 设定坐标系； 根据所述 坐标系和所述车钟控制量， 确定所述第一机 械臂的末端目标坐标； 获取所述第一机 械臂的末端俯仰角；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114906292 A 2根据所述第 一机械臂的末端目标坐标和末端俯仰角， 确定所述第 一机械臂中的各个舵 机的目标转动角； 控制所述第一机 械臂中的各个舵机转动到目标转动角。 9.根据权利要求7所述的基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述根据 所述 控制量进行动作， 包括： 设定坐标系； 根据所述 坐标系和所述舵角控制量， 确定所述第二机 械臂的末端目标坐标； 获取所述第二机 械臂的末端俯仰角； 根据所述第 二机械臂的末端目标坐标和末端俯仰角， 确定所述第 二机械臂中的各个舵 机的目标转动角； 控制所述第二机 械臂中的各个舵机转动到目标转动角。 10.根据权利要求2所述的基于机械臂的船舶航行控制装置， 其特征在于， 所述处理模 块还用于获取所述航速仪表的图像数据集和所述航向仪表的图像数据集， 使用标注工具对 所述图像数据集所表示的当前航行信息进行标记， 获得所述图像数据集对应的标签， 以所 述图像数据集和所述标签对所述YOLO模型进行训练。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114906292 A 3