本實(shí)用新型涉及水下作業(yè)機(jī)器人定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙機(jī)械手環(huán)抱樁柱的水下機(jī)器人定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

水下機(jī)器人的海洋作業(yè)需求日益提升，如在海洋油氣采礦業(yè)就已經(jīng)大量使用水下機(jī)器人。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)螺旋槳矢量推進(jìn)方式以克服海流力、波浪力、作業(yè)反作用力而動(dòng)態(tài)定位于水中。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。

海洋油氣平臺是水下作業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最多場合，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，常常掉下來，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)方案通過基于雙機(jī)械手環(huán)抱樁柱的水下作業(yè)機(jī)器人定位技術(shù)，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)采用多機(jī)械手在水環(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：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有多機(jī)械手協(xié)同作業(yè)能力的水下智能機(jī)器人系統(tǒng)，其采用基于雙機(jī)械手環(huán)抱樁柱的水下作業(yè)機(jī)器人定位技術(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。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

基于雙機(jī)械手環(huán)抱樁柱的水下機(jī)器人定位系統(tǒng)，包括水面控制臺、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)器人兩側(cè)對稱設(shè)置有用于抱緊樁柱的液壓環(huán)抱雙機(jī)械手，所述水面控制臺與水下作業(yè)機(jī)器人信號連接，用于控制水下作業(yè)機(jī)器人及液壓環(huán)抱雙機(jī)械手的動(dòng)作。

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、液壓多自由度關(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)量為六個(gè)。

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)。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果是：本技術(shù)方案通過液壓環(huán)抱雙機(jī)械手的定位方式，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

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(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. 液壓環(huán)抱雙機(jī)械手、4. 液壓多自由度關(guān)節(jié)作業(yè)機(jī)械手、6.樁柱。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本實(shí)用新型的實(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，基于雙機(jī)械手環(huán)抱樁柱的水下機(jī)器人定位系統(tǒng)，包括水面控制臺、可吸附在樁柱6上的水下作業(yè)機(jī)器人1，所述水下作業(yè)機(jī)器人1兩側(cè)對稱設(shè)置有用于抱緊樁柱6的液壓環(huán)抱雙機(jī)械手3，所述水面控制臺與水下作業(yè)機(jī)器人1信號連接，用于控制水下作業(yè)機(jī)器人1及液壓環(huán)抱雙機(jī)械手3的動(dòng)作。

所述的水下作業(yè)機(jī)器人1包括用于吸附樁柱6的真空吸盤、矢量布置的六個(gè)螺旋槳2、液壓多自由度關(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。

如圖所示的定位系統(tǒng)包括水下作業(yè)機(jī)器人1和液壓環(huán)抱雙機(jī)械手3，各個(gè)機(jī)械手協(xié)作方式可以根據(jù)不同的定位，依托對象約束設(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6上，同時(shí)，液壓環(huán)抱雙機(jī)械手3在所述水面控制臺的控制下抱緊樁柱6，使得水下作業(yè)機(jī)器人1牢牢附著于樁柱6上。此時(shí)，水下作業(yè)機(jī)器人1的液壓多自由度關(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，液壓多自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手4末端作業(yè)軌跡由機(jī)械手關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)施例的水下作業(yè)機(jī)器人1通過真空吸盤及液壓環(huán)抱雙機(jī)械手3附著在樁柱6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附著方式增加環(huán)抱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。

本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(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)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。