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龙图腾网恭喜东南大学申请的专利用于隧洞水下裂缝修补的止水针头半自主切割拆除方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115091480B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210784285.7，技术领域涉及：B25J11/00；该发明授权用于隧洞水下裂缝修补的止水针头半自主切割拆除方法是由宋光明;顾玥;毛巨正;李雅雯;宋爱国设计研发完成，并于2022-07-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本用于隧洞水下裂缝修补的止水针头半自主切割拆除方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种用于隧洞水下裂缝修补的止水针头半自主切割拆除方法，基于改进YOLOv5的水下小目标检测方法对预处理后的裂缝环境图像进行止水针头的识别，根据识别结果和双目相机视差图，计算得到止水针头在机械臂基坐标系下的三维位置坐标，选择距离最近的止水针头作为作业任务目标，通过机械臂逆运动学求解，获得水下机器人机械臂末端的目标位姿，采用改进的RRT算法对水下机器人机械臂进行路径规划；最后操作人员采用增量式位置控制方式通过主端力反馈人机接口操作机械臂执行切割动作。本发明方法提高了操作流程的自动化水平和安全程度。

本发明授权用于隧洞水下裂缝修补的止水针头半自主切割拆除方法在权利要求书中公布了：1.用于隧洞水下裂缝修补的止水针头半自主切割拆除方法，其特征在于，包括如下步骤： S1：通过水下机器人上的主摄像头获取隧洞水下裂缝环境下的图像，并对图像进行预处理； S2：基于改进YOLOv5的水下小目标检测方法对步骤S1经过预处理的图像进行止水针头的识别，并将识别结果传回主端；所述基于改进的YOLOv5的水下小目标检测方法将SwinTransformer作为YOLOv5的基础骨干网络，增加额外的上采样层与主干相应层融合，将特征金字塔与PANet的连接方式设为细粒度的YOLO特征输出层； 所述增加额外的上采样层与主干相应层融合的方法具体为通过将主干的输出再次进行上采样，并与上一层的主干输出融合以生成新的特征图，对新的特征图进行下采样从而作为新添加的检测层输出； S3：主端显示器接收识别结果后，在显示器上显示止水针头识别结果的矩形框，辅助操作人员认知； S4：根据识别结果，得到每一个止水针头识别结果矩形框的中心点在双目摄像头左侧图像上的像素点坐标，通过主摄像头左右摄像头的双目视差获得深度信息，从而确定止水针头在相机坐标系下的三维位置坐标；根据眼在手外的手眼标定结果得到相机坐标系与机械臂基坐标系的转换矩阵，计算得到止水针头在机械臂基坐标系下的三维位置坐标，选择距离当前水下机器人机械臂末端最近的止水针头作为本次作业任务目标； S5：通过机械臂逆运动学求解，获得水下机器人机械臂末端的目标位姿，采用改进的RRT算法对水下机器人机械臂进行路径规划输出关节空间集合，以接近作业任务目标，获得合适的路径位置；所述改进的RRT算法进行路径规划过程中的新节点扩展，根据随机概率选择在自由空间扩展、沿目标方向扩展或根据人工势场引导扩展三种扩展策略： 将机械臂末端当前位置Xcurrent设为根节点，最终作业任务目标位置为Xgoal，设定步长为ε，计算服从均匀分布的随机概率prand，若0≤prand≤0.2，则选取随机树上距当前节点欧式距离最近的随机采样点Xnearest作为待生长的节点的方向，由Xcurrent向Xnearest方向以步长ε生长得到新的节点Xnew； 若0.2prand≤0.6，则选取最终目标位置Xgoal节点生长方向，由Xcurrent向Xgoal方向以步长ε生长得到新的节点Xnew； 若0.6prand≤1，则新节点的方向和步长均根据距当前节点欧式距离最近的随机采样点Xnearest和人工势场进行计算，新节点的生成公式为 其中Ftotal为机械臂末端在Xnearest处所受的人工势场引力和斥力之和； 再判断Xnew是否与障碍物碰撞或与障碍物距离小于阈值，若发生碰撞或小于阈值则舍弃，否则保留，不断重复以上步骤，直到随机树生长到作业任务目标区域； S6：当水下机器人机械臂末端自主到达作业任务目标的止水针头处时，操作人员采用增量式位置控制方式通过主端力反馈人机接口操作水下机械臂执行切割动作,机械臂上的六维力传感器采集切割力并发回给主端控制计算机；所述增量式位置控制方式具体为：力反馈人机接口以一定频率读取增量值ΔPm＝Pm2-Pm1，并乘以比例系数K，计算得到从端机械手末端的位置增量ΔPs＝KΔPm，进而得到从端机械臂末端的目标位置为Ps2＝Ps1+KΔPm，通过解算机械臂逆解可得到机械臂各关节的角度。

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