(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 202210945559.6 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 郑州大学 地址 450000 河南省郑州市高新 技术开发 区科学大道100号 (72)发明人 马铎　董家修　胡浩帮　宋留洋　 王念念　 (74)专利代理 机构 北京棘龙知识产权代理有限 公司 11740 专利代理师 张德强 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 16/901(2019.01) (54)发明名称 一种排水管道全地形行进结构的优化设计 方法 (57)摘要 本发明公开了一种排水管道全地形行进结 构的优化设计方法， 涉及行进结构设计技术领 域， 该方法包括： 获取不同工况下的第一螺旋推 进车轮设计图； 建立第一螺旋推进车轮 设计图数 据库； 构建基于注意力机制的生成对抗网络模 型， 并对生成对抗网络模型进行训练； 将随机噪 点输入训练后的生成对抗网络模 型， 生成第二螺 旋推进车轮设计图， 将第二螺旋推进设计图和第 一螺旋推进车轮设计图数据库整合成目标螺旋 推进车轮设计图数据库； 模拟目标螺旋推进车轮 设计图数据库中各目标螺旋推进车轮设计图对 应的三维螺旋推进车轮的推进特性； 根据所述推 进特性判断各目标螺旋推进车轮设计图是否满 足受力条件； 本发明解决了螺旋推进车轮结构设 计不合理的问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115204019 A 2022.10.18 CN 115204019 A 1.一种排水 管道全地形 行进结构的优化设计方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1： 采用Ansys软件获取不同工况下的第一螺旋推进车轮设计图， 所述不同工况包 括不同水深、 水流速度和机器人重量； 步骤2： 统一所述第一螺旋推进车轮设计图的尺寸， 建立第 一螺旋推进车轮设计图数据 库； 步骤3： 构建基于注意力 机制的生成对抗网络模型， 通过迁移学习方法对所述生成对抗 网络模型进行模型初始 化， 通过第一螺旋推进 车轮设计图数据库对所述生成对抗网络模型 进行训练； 步骤4： 将随机噪点输入训练后的生成对抗网络模型， 生成第二螺旋推进车轮设计 图， 若第二螺旋推进 车轮设计图的清晰度和辨识度满足预设条件， 将所述第二螺旋推进设计图 和所述第一螺 旋推进车轮设计图数据库整合成目标螺 旋推进车轮设计图数据库； 步骤5： 模拟所述目标螺旋推进车轮设计图数据库中各目标螺旋推进车轮设计图对应 的三维螺旋推进 车轮的推进特性； 根据所述推进 特性判断各目标螺旋推进 车轮设计图是否 满足受力条件。 2.根据权利要求1所述的排水管道全地形行进结构的优化设计方法， 其特征在于， 所述 采用Ansys软件获取不同工况 下的第一螺 旋推进车轮设计图包括： 设置不同水流工况， 采用Ansys软件进行整体仿真模拟分析， 获取最优螺旋推进车轮滚 筒形状图； 以最大应力为控制变量， 采用Ansys软件进行仿真模拟分析， 获取最优螺旋推进车轮尺 寸； 设置不同工况， 采用Ansys软件进行螺旋推进车轮结构的拓扑优化设计， 获得最优的材 料利用率。 3.根据权利要求1所述的排水管道全地形行进结构的优化设计方法， 其特征在于， 步骤 2中， 统一所述第一螺 旋推进车轮设计图的尺寸 为512像素 ×512像素。 4.根据权利要求1所述的排水管道全地形行进结构的优化设计方法， 其特征在于， 所述 构建基于注意力机制的生成对抗网络模型， 通过迁移学习方法对所述生成对抗网络模型进 行模型初始 化， 通过第一螺旋推进车轮设计图数据库对所述生成对抗网络模型进 行训练包 括： 构建生成对抗网络模型， 所述 生成对抗网络模型包括 生成网络和辨别网络； 采用在公开人脸数据集表现良好的预训练模型初始化生成对抗网络， 用于提高收敛速 度； 使用小批量梯度下降的方法对生成对抗网络进行训练， 若损 失值函数图像达到平稳， 停止训练。 5.根据权利要求4所述的排水管道全地形行进结构的优化设计方法， 其特征在于， 所述 通过第一螺 旋推进车轮设计图数据库对所述 生成对抗网络模型进行训练包括： 根据所述生成对抗网络模型生成图像的损失值下降曲线的平稳度和收敛性， 调 整所述 生成对抗网络的超参数， 所述超参数包括学习率、 总迭代次数、 小批量图像数量和动量系 数。 6.根据权利要求1所述的排水管道全地形行进结构的优化设计方法， 其特征在于， 所述权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115204019 A 2注意力机制包括： 将所述第一螺 旋推进车轮设计图分割为9个二维区块； 将各二维区块向量 化为Transformer模型能够接收的一维有效序列； 通过全连接层， 将一维有效序列转换为固定 长度的内容向量； 对每个二维区块增 加位置编码信息， 并嵌入所述内容向量， 得到语义序列。 7.根据权利要求1所述的排水管道全地形行进结构的优化设计方法， 其特征在于， 模拟 所述目标螺旋推进车轮设计图数据库中各目标螺旋推进车轮设计图对应的三维螺旋推进 车轮的推进特性； 根据所述推进 特性判断各目标螺旋推进 车轮设计图是否满足受力条件包 括： 建立螺旋推进车轮的三维模型， 按照四边形和三角形对所述螺旋推进车轮的三维模型 进行混合划分网格， 得到所述螺 旋推进车轮的网格模型； 将所述螺旋推进车轮的网格模型保存为inp格式的文件， 并将文件导入到Ansys软件中 与车身进行装配成整体的三维网格模型； 以车身的实 际载荷为基础， 不断增加载荷， 确定对应的目标螺旋推进车轮设计图是否 满足受力条件。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115204019 A 3