本發(fā)明涉及水下作業(yè)機(jī)器人定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于輔助機(jī)器人帶纜捆綁樁柱的水下作業(yè)機(jī)器人定位系統(tǒng)，是一種具有雙機(jī)器人協(xié)同作業(yè)能力的水下智能機(jī)器人定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

面對(duì)海洋活動(dòng)和海洋作業(yè)需求，水下機(jī)器人的應(yīng)用日益獲得重視，如已經(jīng)廣為使用水下機(jī)器人的海洋油氣采礦業(yè)。不可忽視，作業(yè)的水下機(jī)器人常以零浮力狀態(tài)處于水環(huán)境中，以多個(gè)矢量布置螺旋槳的推力使其克服海流力、波浪力、作業(yè)反作用力而動(dòng)態(tài)定位于水下。相較位于地面作業(yè)設(shè)備的定位，水下機(jī)器人的動(dòng)力定位的位置精度差得多，并容易在外載荷的變化下破壞平衡而大幅偏離動(dòng)態(tài)定位位置，使得精確作業(yè)難度大幅提高、或作業(yè)效率大幅下降。事實(shí)是現(xiàn)有的水下機(jī)器人由于成本高、定位作業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差、投資回收期長束縛了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

海洋油氣平臺(tái)是水下機(jī)器人應(yīng)用最多行業(yè)，其常常具有樁柱形結(jié)構(gòu)，作業(yè)時(shí)水下機(jī)器人除了上述動(dòng)力定位形式，還有通過真空吸盤或磁吸盤固定于樁柱的方式定位。真空吸盤或磁吸盤固定于樁柱的定位方式限于附著力，定位可靠性不高，影響了精確作業(yè)并降低作業(yè)效率及安全性。目前水下機(jī)器人水中定位研究主要集中在動(dòng)力定位形式。本技術(shù)方案通過基于輔助水下機(jī)器人帶纜捆綁另一水下機(jī)器人于樁柱的定位方式，大幅提高定位可靠性，從而提高了作業(yè)精確性、作業(yè)效率及作業(yè)安全性。本技術(shù)采用雙機(jī)器人在水環(huán)境中協(xié)同作業(yè)，技術(shù)難度高但技術(shù)發(fā)展前景廣，因而具有較大的推廣空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有雙機(jī)器人協(xié)同作業(yè)能力的水下智能機(jī)器人系統(tǒng)，其采用一臺(tái)水下機(jī)器人帶纜捆綁另一臺(tái)水下機(jī)器人于樁柱的定位技術(shù)方式，實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人三維姿態(tài)定位。該技術(shù)將有效解決現(xiàn)有水下機(jī)器人動(dòng)力定位、真空吸盤或磁吸盤形式存在的定位可靠性不高、難以精確作業(yè)并作業(yè)效率及安全性低等技術(shù)難題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

基于輔助機(jī)器人帶纜捆綁樁柱的水下作業(yè)機(jī)器人定位系統(tǒng)，包括水面控制臺(tái)、可吸附在樁柱上的水下作業(yè)機(jī)器人，所述水下作業(yè)機(jī)器人一側(cè)設(shè)置有放置柔性綁帶的纜盒，另一側(cè)設(shè)置有用于拉緊所述柔性綁帶的絞纜機(jī)構(gòu)，還包括帶纜水下機(jī)器人，所述帶纜水下機(jī)器人前端設(shè)置有用于夾持柔性綁帶的機(jī)械手，所述水面控制臺(tái)與水下作業(yè)機(jī)器人及帶纜水下機(jī)器人信號(hào)連接，用于控制水下作業(yè)機(jī)器人及帶纜水下機(jī)器人動(dòng)作。

進(jìn)一步地，所述柔性綁帶的自由端及絞纜機(jī)構(gòu)上設(shè)置有相匹配的快速連接裝置。

進(jìn)一步地，所述的水下作業(yè)機(jī)器人包括用于吸附樁柱的吸附裝置、矢量布置的若干螺旋槳、液壓六自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手、照明燈、CCD攝像頭及水下定位系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述的螺旋槳的數(shù)量為六個(gè)。

進(jìn)一步地，所述的帶纜水下機(jī)器人包括矢量布置的若干螺旋槳、電動(dòng)兩自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手、照明燈、CCD攝像頭及水下輔助定位系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述的螺旋槳的數(shù)量為四個(gè)。

進(jìn)一步地，所述的柔性綁帶為尼龍綁帶。

進(jìn)一步地，所述的水下輔助定位系統(tǒng)為短基線水聲定位系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述的吸附裝置為真空吸盤或磁吸盤。

進(jìn)一步地，所述的水面控制臺(tái)包括工控機(jī)、機(jī)械手作業(yè)控制面板，所述機(jī)械手作業(yè)控制面板用于控制機(jī)械手動(dòng)作；所述工控機(jī)用于控制機(jī)器人移動(dòng)和定位。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：本技術(shù)方案通過基于輔助水下機(jī)器人帶纜捆綁另一水下機(jī)器人于樁柱的定位方式，大幅提高定位可靠性，從而提高了作業(yè)精確性、作業(yè)效率及作業(yè)安全性，很好地解決解決了水下機(jī)器人作業(yè)難題，特別適合于樁柱條件下作業(yè)的實(shí)際情況。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的原理示意圖。

圖中：1.水下作業(yè)機(jī)器人、2.螺旋槳、3.絞纜機(jī)構(gòu)、4. 液壓六自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手、5.尼龍綁帶、6. 帶纜水下機(jī)器人、7.樁柱、8. 電動(dòng)2自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手、9-纜盒。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。

如圖1和圖2所示，基于輔助機(jī)器人帶纜捆綁樁柱的水下作業(yè)機(jī)器人定位系統(tǒng)，包括水面控制臺(tái)、可吸附在樁柱7上的水下作業(yè)機(jī)器人1，所述水下作業(yè)機(jī)器人1一側(cè)設(shè)置有放置尼龍綁帶5的纜盒9，另一側(cè)設(shè)置有用于拉緊所述尼龍綁帶5的絞纜機(jī)構(gòu)3，還包括帶纜水下機(jī)器人6，所述帶纜水下機(jī)器人6前端設(shè)置有用于夾持柔性綁帶的機(jī)械手，所述水面控制臺(tái)與水下作業(yè)機(jī)器人1及帶纜水下機(jī)器人6信號(hào)連接，用于控制水下作業(yè)機(jī)器人1及帶纜水下機(jī)器人6動(dòng)作。

所述尼龍綁帶5的自由端及絞纜機(jī)構(gòu)3上設(shè)置有相匹配的快速連接裝置，如在尼龍綁帶5的自由端設(shè)置纜鉤，在絞纜機(jī)構(gòu)3上設(shè)置拉環(huán)等。

所述的水下作業(yè)機(jī)器人1包括用于吸附樁柱7的真空吸盤、矢量布置的六個(gè)螺旋槳2、液壓六自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手4、照明燈、CCD攝像頭及短基線水聲定位系統(tǒng)。矢量布置的六個(gè)螺旋槳2可以方便靈活的實(shí)現(xiàn)水下作業(yè)機(jī)器人1各個(gè)方向的移動(dòng)。

所述的帶纜水下機(jī)器人6包括矢量布置的四個(gè)螺旋槳2、電動(dòng)兩自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手8、照明燈、CCD攝像頭及短基線水聲定位系統(tǒng)。矢量布置的四個(gè)螺旋槳2可以方便靈活的實(shí)現(xiàn)帶纜水下機(jī)器人6各個(gè)方向的移動(dòng)，電動(dòng)兩自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手8可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)尼龍綁帶5的抓取和釋放。

所述的短基線水聲定位系統(tǒng)，具有技術(shù)成熟、定位精度高，尺寸小、使用方便的特點(diǎn)，可快速準(zhǔn)確的獲取水下機(jī)器人的位置，為系統(tǒng)定位提供必要的技術(shù)參數(shù)。照明燈和CCD攝像頭通過視覺反饋提供位置信息輔助引導(dǎo)，進(jìn)一步提高機(jī)器人的移動(dòng)位置精度。

所述的水面控制臺(tái)包括工控機(jī)、機(jī)械手作業(yè)控制面板，所述機(jī)械手作業(yè)控制面板用于控制機(jī)械手動(dòng)作；所述工控機(jī)用于控制機(jī)器人移動(dòng)和定位。

如圖所示的機(jī)器人系統(tǒng)由2臺(tái)水下機(jī)器人組成：水下作業(yè)機(jī)器人1和帶纜水下機(jī)器人6，2臺(tái)機(jī)器人協(xié)作方式可以根據(jù)不同的定位，依托對(duì)象約束設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

工作時(shí)，當(dāng)水下作業(yè)機(jī)器人1移動(dòng)至預(yù)定工作區(qū)域后，水下作業(yè)機(jī)器人1通過其真空吸盤吸附在樁柱7上，同時(shí)，帶纜水下機(jī)器人6在所述水面控制臺(tái)的控制下，移動(dòng)至水下作業(yè)機(jī)器人1的纜盒9處，接著其前端的電動(dòng)兩自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手8抓住尼龍綁帶5自由端的纜鉤，并在其矢量布置的4個(gè)螺旋槳2的驅(qū)動(dòng)下攜帶尼龍綁帶5從水下作業(yè)機(jī)器人1 的纜盒9處繞樁柱7移動(dòng)至其另一側(cè)，最后將尼龍綁帶5自由端的纜鉤固定在絞纜機(jī)構(gòu)3的拉環(huán)上，絞纜機(jī)構(gòu)3進(jìn)行絞纜拉緊尼龍綁帶5，使得水下作業(yè)機(jī)器人1貼面附著于樁柱7上。此時(shí)，水下作業(yè)機(jī)器人1的液壓六自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手4就可在所述機(jī)械手作業(yè)控制面板的控制進(jìn)行相應(yīng)的水下作業(yè)了。

本實(shí)施例的水下作業(yè)機(jī)器人1通過真空吸盤及尼龍綁帶5附著在樁柱7上，以克服液壓機(jī)械手動(dòng)作的反作用力，解決了類似設(shè)備水下作業(yè)時(shí)真空或磁吸附失效的問題，水下作業(yè)機(jī)器人1附著方式增加纜捆綁功能作為定位能力補(bǔ)充或備份，提高了定位可靠性和穩(wěn)定性，從而提高了作業(yè)精確性、作業(yè)效率及作業(yè)安全性，有效地克服了機(jī)器人“動(dòng)力定位”形式能耗高、因機(jī)器人位置抖動(dòng)機(jī)械手對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)困難而導(dǎo)致作業(yè)效率低的問題。本實(shí)施例采用雙機(jī)器人在水環(huán)境中協(xié)同作業(yè)，技術(shù)發(fā)展前景廣，因而具有較大的推廣空間。

本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。