基于LabVIEW深海集矿机避障导航控制系统设计

杨 晓，王 敏

1 引言

深海集矿机工作在富积矿产的深海海底，由于作业环境的影响，无法由驾驶员直接操作和控制，面对如此复杂的海底环境，为保证系统高效快速安全的工作，机器必须具备完成其自身运行路径的实时、有效判断和智能控制，主要包括行走过程中发现障碍物后实施避障行为和绕开障碍物后回到预定开采路径继续进行采矿两大部分[1]。集矿机前端数据采集模型应具备自主避障导航的功能，使得机构能快速高效的实现避障和导航功能。因此，对避障导航机构进行软硬件设计研究，具有重要意义。

国内外学者取得了一定的成果：文献[2]从单幅图像中提取已知的障碍物，实现沿障碍物边缘行走；文献[3]采用遗传算法对机器人进行设计，实现机构的避障；文献[4]基于在环试验系统，利用海底模型对试验样机进行避障导航分析，已验证控制系统的有效性。

根据系统要求，设计前端采集系统，给出了集矿机导航避障所需的下位机前端硬件采集系统，根据实际情况给出了导航避障控制系统的详细设计流程，并以此为基础，采用LabVIEW和Matlab混合编程的方法，设计了实现软件和硬件相连的LabVIEW上位机控制程序；将BP神经网络成功地导入了LabVIEW的编程界面；同时，经过图形化编程实现了网络输入模式识别，对控制系统进行可靠性验证。

2 集矿机前端采集系统

2.1 方向导航

目前，集矿机方向导航中应用较多的为磁罗经罗盘、电位机罗盘和数字罗盘[5-6]，特别适合测弱磁，基本满足集矿机行走航向角给定和航向修正要求。……