CN107226185A - 一种微小型全自由度缆控水下机器人 - Google Patents

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王晓鸣
张敏革
林兴华
武建国
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Abstract

本发明提供了一种微小型全自由度缆控水下机器人，属于水下机器人技术领域，包括上浮体、框架、照明灯一、下浮体、照明灯二、控制舱、后置摄像头和前置摄像头，其特征在于，还包括上推进系统和下推进系统，所述的上浮体和下浮体通过框架相连接，上浮体的表面设有四个通孔设有上推进系统，下表面的中间位置设有控制舱，下浮体的上表面设有下推进器系统。本发明的有益效果为：采用八推进器非奇异结构布置形式，能够做到全自由度控制，进而提高小型ROV的抗干扰能力，同时具有图像识别跟踪和环境自适应智能控制算法，大大提高了ROV的可操控性，此外具有体积小、质量轻，使用方便，价格低廉等优点，便于市场推广应用。

Description

一种微小型全自由度缆控水下机器人
技术领域
本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种微小型全自由度缆控水下机器人。
背景技术
随着经济的发展，特别是对江河湖海资源的开发和利用，大中型水电站、大坝的修建，以及近海资源探测、利用，对能够在湖泊、河道、近海穿行作业的小型ROV(微小型、迷你型、常规型)的需求不断增加。但目前国内产品中的ROV均为大中型结构，也有少量的小型ROV，但由于小型ROV的质量较小、动力较弱，进行水下观察、作业时容易受外部干扰，特别是受到水流冲击的影响，产生运动不稳定性等问题。
发明内容
本发明提供了一种微小型全自由度缆控水下机器人，采用八推进器非奇异结构布置形式，能够做到全自由度控制，进而提高小型ROV的抗干扰能力，同时具有图像识别跟踪和环境自适应智能控制算法，大大提高了ROV的可操控性，此外具有体积小、质量轻，使用方便，价格低廉等优点，便于市场推广应用。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种微小型全自由度缆控水下机器人，包括上浮体、框架、照明灯一、下浮体、照明灯二、控制舱、后置摄像头和前置摄像头，其特征在于，还包括上推进系统和下推进系统，所述的上推进系统包括第一推进器、第二推进器、第三推进器和第四推进器，下推进系统包括第五推进器、第六推进器、第七推进器和第八推进器,上浮体和下浮体通过框架相连接，上浮体的表面设有四个通孔设有上推进系统，下表面的中间位置设有控制舱，下浮体的上表面设有下推进器系统。
作为本方案的优选实施例，所述的第一推进器、第二推进器、第三推进器和第四推进器与垂直中轴线之间的夹角均为30度。
作为本方案的优选实施例，所述的第五推进器、第六推进器、第七推进器和第八推进器与水平中轴线之间的夹角均为30度。
作为本方案的优选实施例，所述的控制舱内设有电源转换装置，以及三维磁罗盘、深度传感器、微机电陀螺和光学摄像头，其中控制器中设有图像识别和跟踪算法以及多传感器信息融合环境自适应控制算法。
作为本方案的优选实施例，所述的前置摄像头和后置摄像头上分别设有亚克力材质的保护罩并分别与前云台和后云台相连，其中前云台可以进行上下、左右摆动±30度，后云台可进行上下摆动±30度。
作为本方案的优选实施例，所述的上浮体和下浮体的剖面为边长350mm的正方形，上浮体的上表面到下浮体下表面的距离为320mm，整体的重心和浮心均位于垂直中轴线上。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
采用八推进器非奇异结构布置形式，能够做到全自由度控制，进而提高小型ROV的抗干扰能力，同时具有图像识别跟踪和环境自适应智能控制算法，大大提高了ROV的可操控性，此外具有体积小、质量轻，使用方便，价格低廉等优点，便于市场推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的立体结构示意图；
图2是本申请实施例的侧视结构示意图；
图3是本申请实施例的控制舱剖视结构示意图；
图4是本申请实施例的底面布置结构示意图。
图1-图4中，1、上浮体，2、第一推进器，3、第二推进器，4、框架，5、照明灯一，6、第五推进器，7、下浮体，8、第六推进器，9、第七推进器，10、保护罩，11、第三推进器，12、第四推进器，13、照明灯二，14、控制舱，15、后置摄像头，16、后云台，17、前云台，18、前置摄像头，19、第八推进器。
具体实施方式
本发明提供了一种微小型全自由度缆控水下机器人，采用八推进器非奇异结构布置形式，能够做到全自由度控制，进而提高小型ROV的抗干扰能力，同时具有图像识别跟踪和环境自适应智能控制算法，大大提高了ROV的可操控性，此外具有体积小、质量轻，使用方便，价格低廉等优点，便于市场推广应用。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1-图4所示，一种微小型全自由度缆控水下机器人，包括上浮体1、框架4、照明灯一5、下浮体6、照明灯二13、控制舱14、后置摄像头15和前置摄像头18，还包括上推进系统和下推进系统，所述的上推进系统包括第一推进器2、第二推进器3、第三推进器11和第四推进器12，下推进系统包括第五推进器6、第六推进器8、第七推进器9和第八推进器19,上浮体1和下浮体6通过框架4相连接，上浮体1的表面设有四个通孔设有上推进系统，下表面的中心位置设有控制舱14，下浮体7的上表面设有下推进器系统。
其中，在实际应用中，所述的第一推进器2、第二推进器3、第三推进器11和第四推进器12与垂直中轴线之间的夹角均为30度，该布置方案能够在纵向、艏摇和深度等三维空间的任何一个方向上产生相应的力或力矩，避免奇异结构的产生，从而能够实现预期的运动控制目标指令。
其中，在实际应用中，所述的第五推进器6、第六推进器8、第七推进器9和第八推进器19与水平中轴线之间的夹角均为30度，结合上推进系统，可以实现载体的全自由度运动控制，甚至是过驱动控制，从而提高了ROV的抗干扰能力，同时具有较高的操控安全性，便于拆装。
其中，在实际应用中，所述的控制舱14内设有电源转换装置，以及三维磁罗盘、深度传感器、微机电陀螺和光学摄像头，其中控制器中设有图像识别和跟踪算法以及多传感器信息融合环境自适应控制算法，通过多传感器对自身航行状态和航行环境进行测量，采用模糊主动自适应原理，计算出使小型ROV能自稳定的动力分配方案，使得小型ROV可以在复杂水域环境下稳定的观察和作业，以降低操作者的劳动强度。
其中，在实际应用中，所述的前置摄像头18和后置摄像头15上分别设有亚克力材质的保护罩10并分别与前云台17和后云台16相连，其中前云台17可以进行上下、左右摆动±30度，后云台16可进行上下摆动±30度，具有良好的视野环境，能够提高图像追踪能力，增强环境观测和自适应性。
其中，在实际应用中，所述的上浮体1和下浮体6的剖面为边长350mm的正方形，上浮体1的上表面到下浮体6下表面的距离为320mm，整体的重心和浮心均位于垂直中轴线上，具有体积小、质量轻，使用方便，价格低廉等优点，便于市场推广应用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种微小型全自由度缆控水下机器人，包括上浮体(1)、框架(4)、照明灯一(5)、下浮体(6)、照明灯二(13)、控制舱(14)、后置摄像头(15)和前置摄像头(18)，其特征在于，还包括上推进系统和下推进系统，所述的上推进系统包括第一推进器(2)、第二推进器(3)、第三推进器(11)和第四推进器(12)，下推进系统包括第五推进器(6)、第六推进器(8)、第七推进器(9)和第八推进器(19)，上浮体(1)和下浮体(6)通过框架(4)相连接，上浮体(1)的表面设有四个通孔设有上推进系统，下表面的中间位置设有控制舱(14)，下浮体(7)的上表面设有下推进器系统。
2.根据权利要求1所述的一种微小型全自由度缆控水下机器人，其特征在于，所述的第一推进器(2)、第二推进器(3)、第三推进器(11)和第四推进器(12)与垂直中轴线之间的夹角均为30度。
3.根据权利要求1所述的一种微小型全自由度缆控水下机器人，其特征在于，所述的第五推进器(6)、第六推进器(8)、第七推进器(9)和第八推进器(19)与水平中轴线之间的夹角均为30度。
4.根据权利要求1所述的一种微小型全自由度缆控水下机器人，其特征在于，所述的控制舱(14)内设有电源转换装置，以及三维磁罗盘、深度传感器、微机电陀螺和光学摄像头，其中控制器中设有图像识别和跟踪算法以及多传感器信息融合环境自适应控制算法。
5.根据权利要求1所述的一种微小型全自由度缆控水下机器人，其特征在于，所述的前置摄像头(18)和后置摄像头(15)上分别设有亚克力材质的保护罩(10)并分别与前云台(17)和后云台(16)相连，其中前云台(17)可以进行上下、左右摆动±30度，后云台(16)可进行上下摆动±30度。
6.根据权利要求1所述的一种微小型全自由度缆控水下机器人，其特征在于，所述的上浮体(1)和下浮体(6)的剖面为边长350mm的正方形，上浮体(1)的上表面到下浮体(6)下表面的距离为320mm，整体的重心和浮心均位于垂直中轴线上。
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