CN108674521A - 一种多足机器人水下防淤陷行走方法 - Google Patents

一种多足机器人水下防淤陷行走方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多足机器人水下防淤陷行走方法，多足机器人包括底盘，上盖，六个机械足，油缸，油泵，柔性油囊，控制装置，计数装置、六个泥浆密度传感器。多足机器人在水下行走时，抓地齿插入水底土壤，通过六个泥浆密度传感器采集土壤密度信号，根据土壤密度调节多足机器人受到的浮力，从而改变足尖对水底土壤的压力，有效增强抓地能力，避免陷入淤泥。

Description

一种多足机器人水下防淤陷行走方法
技术领域
本发明涉及一种多足机器人水下防淤陷行走方法。
背景技术
遥控水下机器人(ROV)可以在水中航行，操控方便，且技术已发展较为成熟，操控方便，是目前进行近海平台基座巡检的主要工具，但其效果往往不尽人意。相比于传统ROV，以多足爬行为主要运动模式的仿生机器蟹具备紧贴地面运动的能力，可以近距离多方位观察海底平台基座裂纹与腐蚀状态，巡检的准确性有很大提高，且仿生机器蟹机体形状扁平，不易受浪和流的影响。
海底地形崎岖不平且环境复杂多变，存在着大量的淤泥、岩石，仿生机器蟹在运动过程中容易被陷入淤泥中，影响其巡检效果。人们迫切需要一种可以在崎岖的海底、滩涂、淤泥灵活稳定运动的特种机器人来完成近海平台基座的巡检。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的多足机器人水下防淤陷行走方法。
为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种多足机器人水下防淤陷行走方法，包括：
多足机器人包括底盘，上盖，六个机械足，油缸，油泵，柔性油囊，控制装置，计数装置、六个泥浆密度传感器；
油缸、油泵、柔性油囊依次连通，且均放置在上盖的顶部的凹槽内；六个机械足具有相同结构，每个机械足的足尖部分设有抓地齿，每个抓地齿上设有泥浆密度传感器；泥浆密度传感器包括红外发射模块和硅光电池接收模块；
油缸用于储存液压油；油泵用于将油缸内的液压油传送到柔性油囊中；柔性油囊用于调节多足机器人的受到的总浮力，具体方法为：通过改变柔性油囊内的液压油的量，可以改变多足机器人的受到的总浮力；
多足机器人在水下行走时，抓地齿插入水底土壤，六个泥浆密度传感器采集土壤密度信号并同步传送给控制装置，控制装置将土壤密度信号处理后得到检测淤泥密度，处理过程为：控制装置将土壤密度信号翻译为淤泥密度，六个淤泥密度的编号分别为1～6，淤泥密度取值范围为(0,+∞),单位为g/cm3，定义四个取值区间，分别为(0,1]、(1,2]、(2,3]、(3,+∞)；则所用公式一进行计算稳定系数：
公式一：
其中，ω为稳定系数，取值是0～1之间的有理数；i为淤泥密度的编号，取值为[1,6]范围内的整数；p为淤泥密度；pi是编号为i的淤泥密度；p、pi取值范围为(0,+∞)；
如果稳定系数小于0.5，则控制装置发送启动信号给计数装置，且每隔一个摆动周期发送一次启动信号给控制装置，启动信号包括控制装置实时翻译出的六个淤泥密度，如果启动信号中有不少于四个淤泥密度的取值处于同一个取值区间，则将不少于四个淤泥密度的取值处于的取值区间定义为检测区间，如果连续两个检测区间相同，则将相同的区间作为检测淤泥密度发送给给控制装置；
当检测淤泥密度为(1,2]，则多足机器人处于极易淤陷状态；控制装置驱动油泵工作，将油缸内的液压油全部传送到柔性油囊中；
当检测淤泥密度为(2,3]，则多足机器人处于容易淤陷状态；控制装置驱动油泵工作，将油缸内的液压油的三分之二传送到柔性油囊中；
当检测淤泥密度为(3,+∞)时，则多足机器人处于不易淤陷状态；控制装置驱动油泵工作，将油缸内的液压油的三分之一传送到柔性油囊中；
当检测淤泥密度为(0,1]时，则可认为水底为硬质土壤，抓地齿不易穿透；控制装置驱动油泵工作，将油缸内的液压油的三分之一传送到柔性油囊中。
本发明的有益成果为：本发明提供了一种多足机器人水下防淤陷行走方法，多足机器人包括底盘，上盖，六个机械足，油缸，油泵，柔性油囊，控制装置，计数装置、六个泥浆密度传感器。多足机器人在水下行走时，抓地齿插入水底土壤，通过六个泥浆密度传感器采集土壤密度信号，根据土壤密度调节多足机器人受到的浮力，从而改变足尖对水底土壤的压力，有效增强抓地能力，避免陷入淤泥。
附图说明
图1为实施例1中多足机器人的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例1：本实施例举例说明了多足机器人的具体结构，如图1：
多足机器人包括底盘1，上盖2，六个机械足，油缸3，油泵4，柔性油囊5，控制装置，计数装置、六个泥浆密度传感器；
上盖2放置在底盘1的上面，底盘1与上盖2之间形成密封舱；控制装置，计数装置均放置在密封舱内；上盖2的顶部设有凹槽；油缸3、油泵4、柔性油囊5依次连通，且均放置在上盖2的顶部的凹槽内；油缸3和油泵4靠前布置，以保持机体重心平衡；
六个机械足分为左侧机械足和右侧机械足，分别位于机器人主体的左右两侧，且沿机器人主体的中轴线对称；左侧机械足包括左侧第一机械足6、左侧第二机械足7、左侧第三机械足8，右侧机械足包括右侧第一机械足9、右侧第二机械足10、右侧第三机械足11；六个机械足具有相同的结构，机械足包括第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机，第一支架、第二支架、连接架，足尖，活塞管，活塞推杆；其中第一支架安装在底盘两侧的平面上，第一驱动电机安装在第一支架上，其输出轴串联连接架上一侧的轴孔，连接架另一侧的轴孔串联第二驱动电机的输出轴，第二驱动电机上与第二支架固定，活塞推杆铰接在第二支架上的小轴孔上，第二支架上的大轴孔与第三驱动电机的输出轴串联，第三驱动电机上固定足尖，活塞管铰接在足尖上，活塞推杆插入活塞管；足尖结构的末端固定有抓地齿，泥浆密度传感器包括红外发射模块和硅光电池接收模块两部分，分别固定在抓地齿末梢处距离较近的两个点，活塞管的喷口指向两点正中间。
实施例2：本实施例举例说明了多足机器人的工作方式，如下:
多足机器人包括底盘，上盖，六个机械足，油缸，油泵，柔性油囊，控制装置，计数装置、六个泥浆密度传感器；
油缸、油泵、柔性油囊依次连通，且均放置在上盖的顶部的凹槽内；六个机械足具有相同结构，每个机械足的足尖部分设有抓地齿，每个抓地齿上设有泥浆密度传感器；泥浆密度传感器包括红外发射模块和硅光电池接收模块；
油缸用于储存液压油；油泵用于将油缸内的液压油传送到柔性油囊中；柔性油囊用于调节多足机器人的受到的总浮力，具体方法为：通过改变柔性油囊内的液压油的量，可以改变多足机器人的受到的总浮力；
多足机器人在水下行走时，抓地齿插入水底土壤，六个泥浆密度传感器采集土壤密度信号并同步传送给控制装置，控制装置将土壤密度信号处理后得到检测淤泥密度，处理过程为：控制装置将土壤密度信号翻译为淤泥密度，六个淤泥密度的编号分别为1～6，淤泥密度取值范围为(0,+∞),单位为g/cm3，定义四个取值区间，分别为(0,1]、(1,2]、(2,3]、(3,+∞)；则所用公式一进行计算稳定系数：
公式一：
其中，ω为稳定系数，取值是0～1之间的有理数；i为淤泥密度的编号，取值为[1,6]范围内的整数；p为淤泥密度；pi是编号为i的淤泥密度；p、pi取值范围为(0,+∞)；
如果稳定系数小于0.5，则控制装置发送启动信号给计数装置，且每隔一个摆动周期发送一次启动信号给控制装置，启动信号包括控制装置实时翻译出的六个淤泥密度，如果启动信号中有不少于四个淤泥密度的取值处于同一个取值区间，则将不少于四个淤泥密度的取值处于的取值区间定义为检测区间，如果连续两个检测区间相同，则将相同的区间作为检测淤泥密度发送给给控制装置；
当检测淤泥密度为(1,2]，则多足机器人处于极易淤陷状态；控制装置驱动油泵工作，将油缸内的液压油全部传送到柔性油囊中，机器人的总浮力达到最大值，足尖对水底土壤的压力最小，避免陷入淤泥；
当检测淤泥密度为(2,3]，则多足机器人处于容易淤陷状态；控制装置驱动油泵工作，将油缸内的液压油的三分之二传送到柔性油囊中，机器人的总浮力较大，足尖对水底土壤的压力较小，避免陷入淤泥；
当检测淤泥密度为(3,+∞)时，则多足机器人处于不易淤陷状态；控制装置驱动油泵工作，将油缸内的液压油的三分之一传送到柔性油囊中，机器人的总浮力较小，足尖对水底土壤的压力较大，增强抓地能力；
当检测淤泥密度为(0,1]时，则可认为水底为硬质土壤，抓地齿不易穿透；控制装置驱动油泵工作，将油缸内的液压油的三分之一传送到柔性油囊中，机器人的总浮力达到最小值，足尖对水底土壤的压力最大，增强抓地能力。
本发明的有益成果为：本发明提供了一种多足机器人水下防淤陷行走方法，多足机器人包括底盘，上盖，六个机械足，油缸，油泵，柔性油囊，控制装置，计数装置、六个泥浆密度传感器。多足机器人在水下行走时，抓地齿插入水底土壤，通过六个泥浆密度传感器采集土壤密度信号，根据土壤密度调节多足机器人受到的浮力，从而改变足尖对水底土壤的压力，有效增强抓地能力，避免陷入淤泥。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。

Claims (2)

1.一种多足机器人水下防淤陷行走方法，其特征在于，包括：
所述多足机器人包括底盘，上盖，六个机械足，油缸，油泵，柔性油囊，控制装置，计数装置、六个泥浆密度传感器；
所述油缸、所述油泵、所述柔性油囊依次连通，且均放置在所述上盖的顶部的凹槽内；六个所述机械足具有相同结构，每个所述机械足的足尖部分设有抓地齿，每个所述抓地齿上设有所述泥浆密度传感器；
所述油缸用于储存液压油；所述油泵用于将所述油缸内的液压油传送到所述柔性油囊中；所述柔性油囊用于调节所述多足机器人受到的总浮力，具体方法为：通过改变所述柔性油囊内的液压油的量，可以改变所述多足机器人受到的总浮力。
2.根据权利要求1所述的一种多足机器人水下防淤陷行走方法，其特征在于，包括：
所述多足机器人在水下行走时，所述抓地齿插入水底土壤，六个所述泥浆密度传感器采集土壤密度信号并同步传送给所述控制装置，所述控制装置将所述土壤密度信号处理后得到检测淤泥密度，处理过程为：所述控制装置将所述土壤密度信号翻译为淤泥密度，六个所述淤泥密度的编号分别为1～6，所述淤泥密度取值范围为(0,+∞),单位为g/cm3，定义四个取值区间，分别为(0,1]、(1,2]、(2,3]、(3,+∞)；则所用公式一进行计算稳定系数：
公式一：
其中，ω为所述稳定系数，取值是0～1之间的有理数；i为所述淤泥密度的编号，取值为[1,6]范围内的整数；p为所述淤泥密度；pi是编号为i的淤泥密度；所述p、所述pi取值范围为(0,+∞)；
如果所述稳定系数小于0.5，则所述控制装置每隔一个摆动周期发送一次启动信号给所述计数装置，所述启动信号包括所述控制装置实时翻译出的六个所述淤泥密度，所述摆动周期为所述多足机器人的设计参数，由设计人员指定；如果所述启动信号中有不少于四个所述淤泥密度的取值处于同一个所述取值区间，则将不少于四个所述淤泥密度的取值所处的所述取值区间定义为检测区间；如果连续两个所述检测区间相同，则将相同的所述区间作为检测淤泥密度发送给所述控制装置；
当所述检测淤泥密度为(1,2]时，则所述多足机器人处于极易淤陷状态；所述控制装置驱动所述油泵工作，将所述油缸内的液压油全部传送到所述柔性油囊中；
当所述检测淤泥密度为(2,3]时，则所述多足机器人处于容易淤陷状态；所述控制装置驱动所述油泵工作，将所述油缸内的液压油的三分之二传送到所述柔性油囊中；
当所述检测淤泥密度为(3,+∞)时，则所述多足机器人处于不易淤陷状态；所述控制装置驱动所述油泵工作，将所述油缸内的液压油的三分之一传送到所述柔性油囊中；
当所述检测淤泥密度为(0,1]时，则可认为水底为硬质土壤，抓地齿不易穿透；所述控制装置驱动所述油泵工作，将所述油缸内的液压油的三分之一传送到所述柔性油囊中。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110134018A (zh) * 2019-06-17 2019-08-16 哈尔滨工程大学 一种水下多足机器人系统多足协同控制方法
CN111846009A (zh) * 2020-08-03 2020-10-30 哈尔滨工程大学 一种水下多足仿生蟹机器人多足协同容错控制方法
CN112124515A (zh) * 2020-09-23 2020-12-25 王佩贵 一种水下和船体表面用安全行走装置
CN112339952A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 山东大学 一种采集海床科学信息的仿生水下足式机器人
CN112623165A (zh) * 2020-12-31 2021-04-09 宁波财经学院 水下机器人行走机构
CN113184147A (zh) * 2021-04-30 2021-07-30 白城师范学院 一种具有防陷入淤泥功能的多目标协同搜索水下机器人
CN114575598A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 一种行走式智能振捣机器人

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202379073U (zh) * 2011-12-22 2012-08-15 姜东超 多功能水下作业机器人装置
CN103968883A (zh) * 2013-01-24 2014-08-06 上海朝辉压力仪器有限公司 淤泥探测方法及淤泥探测仪
CN204526690U (zh) * 2015-03-02 2015-08-05 黑龙江工程学院 一种足桨耦合驱动的两栖多足机器人
CN106428487A (zh) * 2016-11-19 2017-02-22 浙江大学 全海深超高压海水采样器自主浮力调节装置
US20170106925A1 (en) * 2015-10-14 2017-04-20 Nabors Corporate Services, Inc. Hydraulic walking mud/shaker tank system
CN108116644A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 中国科学院沈阳自动化研究所 一种用于自治水下机器人的高精度浮力调节装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202379073U (zh) * 2011-12-22 2012-08-15 姜东超 多功能水下作业机器人装置
CN103968883A (zh) * 2013-01-24 2014-08-06 上海朝辉压力仪器有限公司 淤泥探测方法及淤泥探测仪
CN204526690U (zh) * 2015-03-02 2015-08-05 黑龙江工程学院 一种足桨耦合驱动的两栖多足机器人
US20170106925A1 (en) * 2015-10-14 2017-04-20 Nabors Corporate Services, Inc. Hydraulic walking mud/shaker tank system
CN106428487A (zh) * 2016-11-19 2017-02-22 浙江大学 全海深超高压海水采样器自主浮力调节装置
CN108116644A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 中国科学院沈阳自动化研究所 一种用于自治水下机器人的高精度浮力调节装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110134018A (zh) * 2019-06-17 2019-08-16 哈尔滨工程大学 一种水下多足机器人系统多足协同控制方法
CN110134018B (zh) * 2019-06-17 2022-01-18 哈尔滨工程大学 一种水下多足机器人系统的多足协同控制方法
CN111846009A (zh) * 2020-08-03 2020-10-30 哈尔滨工程大学 一种水下多足仿生蟹机器人多足协同容错控制方法
CN111846009B (zh) * 2020-08-03 2022-02-08 哈尔滨工程大学 一种水下多足仿生蟹机器人多足协同容错控制方法
CN112124515A (zh) * 2020-09-23 2020-12-25 王佩贵 一种水下和船体表面用安全行走装置
CN112339952A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 山东大学 一种采集海床科学信息的仿生水下足式机器人
CN112339952B (zh) * 2020-10-30 2021-12-31 山东大学 一种采集海床科学信息的仿生水下足式机器人
CN114575598A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 一种行走式智能振捣机器人
CN112623165A (zh) * 2020-12-31 2021-04-09 宁波财经学院 水下机器人行走机构
CN113184147A (zh) * 2021-04-30 2021-07-30 白城师范学院 一种具有防陷入淤泥功能的多目标协同搜索水下机器人
CN113184147B (zh) * 2021-04-30 2022-07-29 白城师范学院 一种具有防陷入淤泥功能的多目标协同搜索水下机器人

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