CN109716004A - 协调型水环境移动机器人 - Google Patents

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Abstract

提供一种两部分可选择性对接的机器人系统(10)，所述两部分可选择性对接的机器人系统在对水下目标结构(T)执行操作期间具有平衡型稳定。所述机器人系统包括第一水下机器人交通工具(100)，所述第一水下机器人交通工具的大小和形状被设计成至少部分包围所述水下目标结构。第二水下机器人交通工具(200)的大小和形状被设计成至少部分包围所述水下目标结构并且与所述第一水下机器人交通工具选择性地对接。所述第一机器人交通工具和所述第二机器人交通工具包括互补的对接机构(112、212)，所述互补的对接机构在所述水下目标结构至少部分设置在所述交通工具之间的情况下准许所述交通工具选择性地彼此耦合。一个机器人包括可以作用于所述目标结构的工具(104)，并且另一机器人包括可以按相反的方式作用于所述目标结构以便平衡所述工具的力的稳定模块(204)。

Description

协调型水环境移动机器人
技术领域
提供用于对包括水下管线和结构的水下资产执行检查和其他任务的系统、方法和装置，所述系统、方法和装置包括或利用被配置成彼此协作以支持对目标管线或其他结构的操作的至少第一机器人和第二机器人。
背景技术
水下检查操作对于机器人系统来说可能是复杂的任务，尤其当在漂浮于水中时(例如，处于水柱的中点)执行任务时。对检查工具(例如，检查臂)的机器人操纵可能是困难的，因为来自被检查的表面的反作用力可能会将远程操作的交通工具(“ROV”)向后推并且干扰其稳定性。类似地，例如，使用水射流对水下管道或管线执行海洋生物清洁将产生较强的后推，从而使得难以使ROV稳定。
因此，需要提供水下交通工具，所述水下交通工具在结构上被配置并且在操作上被控制以解决与由工具(例如，机器人臂或清洁系统(举例来说且非限制，转动的刷子或气蚀/水射流)的操作引起的反作用力相关联的稳定性问题。本文描述的本发明提供此问题和其他问题的解决方案。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供一种在对水下目标结构执行操作期间提供平衡型稳定的两部分可选择性对接的机器人系统。所述机器人系统包括第一水下机器人交通工具，所述第一水下机器人交通工具的大小和形状被设计成至少部分包围所述水下目标结构。还提供第二水下机器人交通工具，所述第二水下机器人交通工具的大小和形状被设计成至少部分包围所述水下目标结构。所述第二水下机器人交通工具可以至少部分在与所述第一水下机器人交通工具相对的位置定向。所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具支持互补的对接机构，并且所述互补的对接机构被布置成使得所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具可以在所述水下目标结构至少部分设置在所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具之间的情况下选择性地彼此耦合。提供一种工具，所述工具在第一方向上向所述水下目标结构施加第一力。所述工具可以由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具中的一者支持。提供稳定模块，所述稳定模块在第二方向上向所述水下目标结构施加第二力以至少部分抵消所述第一力。所述稳定模块可以由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具中的一者支撑。
根据另一方面，所述工具是清洁工具。
根据另一方面，所述工具是机器人臂。
根据可以在根据前述方面中的一者或多者而构造的实施方案中组合的另一方面，所述稳定模块是接触辊。
根据另一方面，所述稳定模块包括检查传感器。
根据可以在根据前述方面中的一者或多者而构造的实施方案中组合的另一方面，所述对接机构包括吊钩/突出部和插座，其中所述插座的大小和形状被设计成接纳可以在特定实施方案中包括的所述吊钩或所述突出部。
根据可以在根据前述方面中的一者或多者而构造的实施方案中组合的另一方面，所述对接机构包括闩锁和突出部，其中所述闩锁可操作以改变位置以便接合和脱离所述突出部。
根据可以在根据前述方面中的一者或多者而构造的实施方案中组合的另一方面，所述对接机构包括可移动磁体，所述可移动磁体可操作以改变极定向，以便彼此接合和脱离。
根据另一方面，提供一种用于对水下目标结构执行稳定操作的方法。所述方法包括提供两部分机器人系统的步骤。所述机器人系统包括第一水下机器人交通工具，所述第一水下机器人交通工具的大小和形状被设计成至少部分包围所述水下目标结构。还提供第二水下机器人交通工具，所述第二水下机器人交通工具的大小和形状被设计成至少部分环绕所述水下目标结构。所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具支持互补的对接机构，并且所述互补的对接机构被布置成使得所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具可以在所述水下目标结构至少部分设置在所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具之间的情况下选择性地彼此耦合。提供工具，所述工具可以由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具中的一者支持。提供稳定模块，所述稳定模块可以由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具中的一者支撑。所述方法包括在所述水下目标结构至少部分设置在所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具之间的情况下使所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具彼此耦合的步骤。操作所述工具，使得所述工具在第一方向上向所述水下目标结构施加第一力。操作稳定模块，使得所述稳定模块在第二方向上向所述水下目标结构施加第二力以至少部分抵消所述第一力。
根据所述方法的另一方面，所述工具是清洁工具。
根据所述方法的另一方面，所述工具是机器人臂。
根据可以在根据前述方面中的一者或多者的实施方案中组合的所述方法的另一方面，所述稳定模块是接触辊。
根据所述方法的另一方面，所述稳定模块包括检查传感器。
根据可以在根据前述方面中的一者或多者的实施方案中组合的所述方法的另一方面，所述对接机构包括吊钩/突出部和插座，其中所述插座的大小和形状被设计成接纳可以在特定实施方案中包括的所述吊钩或所述突出部。
根据可以在根据前述方面中的一者或多者的实施方案中组合的所述方法的另一方面，所述对接机构包括闩锁和突出部，其中所述闩锁可操作以改变位置以便接合和脱离所述突出部。
根据可以在根据前述方面中的一者或多者的实施方案中组合的所述方法的另一方面，所述对接机构包括可移动磁体，所述可移动磁体可操作以改变极定向，以便彼此接合和脱离。
附图说明
图1说明根据本发明的一个实施方案的协调型水环境移动机器人；
图1A是根据本发明的实施方案的协调型水环境移动机器人的示意性说明；
图2A至图2B说明根据本发明的另一实施方案的协调型水环境移动机器人的对接机构；
图3说明根据本发明的另一实施方案的协调型水环境移动机器人的对接机构；以及
图4A至图4B说明根据本发明的另一实施方案的协调型水环境移动机器人的对接机构。
具体实施方式
参看图1，提供两部分可选择性对接的机器人系统10。机器人系统10在对水下目标结构(例如，管道、缆线、钻机结构)执行操作(例如，检查、测试、清洁、维护、施工和修理)期间提供平衡型稳定。机器人系统10包括第一水下机器人和第二水下机器人100、200。第一水下机器人和第二水下机器人100、200受到控制器控制，所述控制器被配置成协调它们的移动，使得它们进行协作并且一起提高在下文更详细地论述的各种水下任务的效率。
第一水下机器人100包括用于将机器人100挪动到相对于目标结构T的适当位置的各种推进器102。一旦机器人100在适当位置，推进器102就可以用于在机器人执行任务时帮助维持机器人100的位置并且还沿着目标结构T平移地移动机器人100且/或围绕目标结构T旋转地移动机器人100。可以沿着机器人的不同轴线(例如，x轴线、y轴线和z轴线)对准或另外旋转对准推进器102，使得机器人可以在水下环境中在三个维度上移动。
在图1中，目标结构T是示例性水下管道。机器人系统10可以对其他结构(例如，缆线、支撑柱、罐、锚定链和其他各种海洋基础设施)进行操作；仅仅将水下管道说明为示例性目标T。
第一机器人100包括用于对目标结构T执行工作的工具104。举例来说，如图1中所示，工具104可以是能够以足以从目标T移开生物生长和其他物质的速度变化率排出水的喷水器。还可以使用其他工具，例如机器人臂、清洁刷、传感器、摄像机、非破坏性检查和测试设备、喷砂器、焊机，或适合于执行水下检查、测试、维护、清洁、修理或施工的其他工具。
第一水下机器人100可以具有大小和形状被设计成至少部分包围水下结构T的外壳结构106。举例来说，水下机器人100可以具有大小和形状被设计成部分包围结构T的U形外壳。如图1中所示，U形外壳尤其适合于部分包围圆柱形物体，例如管道。外壳106可以具有可以被设计成与目标结构T互补的其他大小和形状。外壳106可以包括臂108和110，所述臂向外延伸以至少部分包围目标T并且朝向第二机器人200延伸，并且支持第一对接机构112以促进两个机器人100、200之间的对接，如在下文更详细地论述。
第二水下机器人200在许多方面可以类似于第一机器人100。第二机器人200可以包括用于挪动到适当位置并且横越目标结构T的一组推进器202。可以沿着机器人的不同轴线(例如，x轴线、y轴线和z轴线)对准推进器202，使得机器人可以在水下环境中在三个维度上移动。第二机器人200可以具有外壳206，所述外壳具有与第一机器人100的外壳106类似的大小和形状，包括类似的臂208和210。类似地，臂208和210可以支持第二对接机构212。
第二水下机器人200包括稳定模块204。如图1中所示，所述稳定模块可以包括被布置成接触目标结构T的辊。其他装置，例如滑块、轴承、滑轨、辊或其他类似装置，可以用于接触目标结构T并且向目标结构T施加力。稳定模块204向第一机器人100和工具104提供平衡和稳定力，如在下文更详细地论述。因为稳定模块204在工具104的操作期间接触目标结构T，所以稳定模块204还可以包括可以检查目标结构T的条件的传感器或其他非破坏性测试设备(例如，相机、超声波换能器、电容性传感器)。因此，在工具104对目标结构T执行操作(例如，清洁)时，稳定模块204可以提供平衡力，并且还可以检查所述结构以确认工具104已经令人满意地执行其操作或者在由所述工具执行的既定操作完成时发出信号，使得可以从目标T移除机器人100、200或者将所述机器人移动到在不同的目标表面周围的新的位置。
可以在第一水下机器人和第二水下机器人100、200上提供协作的组件部分以提供对接连接器D，所述对接连接器D准许机器人选择性地彼此耦合。所述对接连接器可以包括由第一机器人100支持的第一对接机构112和由第二机器人200支持的第二对接机构212。第一对接机构112由臂108和110支持，而第二对接机构由臂208和210支持。
暂时转向图1A，图1的布置的示意性表示说明第一水下机器人和第二水下机器人100、200与水下目标T成包围关系而耦合在一起。臂108、110、208和210还可以被配置成在长度上延长(例如，伸缩地)或者呈在图1A中示意性地说明的绳索、链或缆绳的形式。因此，臂的长度可以经过调整，使得第一机器人和第二机器人100、200可以对接在一起并且适应各种大小和形状的目标结构T。如图1A中所示，第一对接机构112可以是插座，例如环，所述插座的大小和形状被设计成接纳第二对接机构212，所述第二对接机构可以包括吊钩形突出部。可以将第二对接机构212插入到第一对接机构112中并且由所述第一对接机构保持以将第一机器人和第二机器人100、200耦合在一起。可以使用其他对接机构布置，例如在图2至图4中示出的对接机构，在下文更详细地论述所述布置。可以如上文描述来操作推进器102、202和稳定模块204。
在第一机器人和第二机器人经由对接机构而耦合在一起时，它们可以至少部分包围水下目标结构T。举例来说，第一机器人和第二机器人100、200的大小和形状可以被设计成在横截面上包围目标结构T，其中目标结构T设置在所述机器人之间，如图1中示出。在此配置中，工具104定位成对目标结构T进行操作，并且稳定机构204定位成提供对由工具104施加的力的平衡力。在工具104对目标结构执行工作时(例如，喷水器清洁)，向所述目标结构施加力并且第一机器人经历大小相等且方向相反的力。此相反的反作用力可以致使将第一机器人100推离目标结构T。在没有适当的抵消力的情况下，第一机器人100移离适当的位置并且移动远离目标结构T，并且一旦移位便不能够执行其任务或者不能有效地执行所述任务。第二机器人200的稳定模块204抵消由第一机器人100经历的反作用力。因此，根据本发明，因为第一机器人和第二机器人100、200耦合在一起，所以第一机器人100在对目标结构工作时被第二机器人200固持在适当位置。在操作工具104时，所述工具向目标结构T施加第一力并且稳定模块提供抵消所述第一力的第二大小相等且方向相反的力。因为第一机器人和第二机器人100、200经由对接机构而耦合在一起，所以第一机器人和第二机器人100、200所经历的净力是零。所述零净力允许机器人相对于目标结构T保持在稳定位置。因此，第一机器人和第二机器人以及有效的工具和稳定模块一齐工作以提供稳定的工作平台，使得可以对目标结构执行各种操作。
举例来说，工具104可以是喷水器，所述喷水器将处于高压的水喷向目标结构T，所述目标结构T可以是管道，如图1中示出。可以将水射流引导到管道的外表面上以从管道表面移除各种碎屑，例如海洋污染和/或腐蚀。在水射流在一个方向上喷向管道的表面时，第一机器人经历将其推离管道的力。因此，稳定模块204(其可以包括辊)接触管道的另一侧。辊与管道表面之间的接触的力大小相等且方向相反。通过将第一机器人和第二机器人100、200耦合在一起并且彼此抵消的对接机构来传输这两个力。因此，机器人相对于管道保持稳定，并且可以按照受控、稳定的方式有效地执行清洁操作。
除了经由对接机构物理地耦合在一起之外，第一机器人和第二机器人100、200还可以耦合在一起，使得可以在第一机器人和第二机器人之间传输控制信号和其他信号。所述机器人可以经由可以是对接机构的一部分的电连接进行连接，且/或它们可以经由无线通信模块(例如，使用近场通信、IEEE 802.11或另一通信协议)进行连接。此类连接允许所述机器人以协调控制的方式一起操作。举例来说，在第一机器人使用其推进器沿着目标表面移动时，第一机器人可以将控制信号提供到第二机器人以按照互补的方式操作其推进器，使得所述第一机器人和所述第二机器人一起一致地移动。因此，在第一机器人沿着目标结构移动时，第二机器人将跟随并且不断提供相对于目标结构将所述机器人维持在所要的位置所需的平衡稳定力。
根据一个布置，可以在水面(例如，基于水面的控制台、通信中继器交通工具，或支持船)与第一机器人和第二机器人之间建立通信。可以使用系链(例如，在水面与第一机器人和第二机器人之间)或无线技术(例如，声学、激光、可见光、RF)建立所述通信。替代地，可以使用父子配置，其中使用系链在水面与“主要机器人”(例如，第一机器人100)之间建立直接连接，而随后将另一“支持机器人”(例如，第二机器人200)系到所述主要机器人。此配置减少延伸到水面的系链的数目。还可以使用短程无线技术来实现两个机器人之间的连接。
在一个控制方案中，可以独立地控制第一机器人和第二机器人，直到它们对接在一起为止。在完成对接之后，第一机器人和第二机器人可以被配置成作为一个单元受到远程控制，以在纵向上或沿周向横越水下目标结构。
在对接之前，机器人上的控制器可以从操作者(例如，操纵杆)接收单独的命令，以便致动恰当的推进器来实现所述操作者所要的运动。为了实现对接操纵，可以远程地控制第一机器人和第二机器人中的一者(例如，支持机器人)以靠在水下目标结构(例如，管道)上，并且任选地使用传感器来自动地保持深度、定向和/或位置(例如，使用压力传感器和罗盘)。所述操作者和/或由车载处理器提供的自动控制器还可以向目标结构表面提供额外的推力，以抵消在对接期间的反冲。
操作者远程地控制第一机器人和第二机器人中的另一者(例如，主要机器人)以在支持交通工具的附近对其进行操纵来起始对接。操作者随后可以手动地执行对接，或者由主要交通工具上的车载控制器使用车载摄像机或声纳或用于导引对接操纵的任何合适的传感器来自主地执行对接。机器人上的控制器还可以与每个机器人通信，以便执行自动校正并且进而辅助所述对接。可以通过此方式同时地或一个接一个地远程地控制所述两个机器人。
一旦完成对接，操作者可以通过一种方式将第一机器人和第二机器人作为一个单元进行控制，使得与第一机器人和第二机器人中的每一者相关联的个别控制器可以交换信号来确定将需要致动组合的交通工具上的哪些推进器来实现操作者想要的运动，包括在任何方向上的平移和旋转。另外，控制器还可以通过使用两个交通工具上的推进器的新的组合来开启额外的自由度，从而实现由于对可用的推进器的约束而通过一个交通工具不可能实现的特定运动。
另外，在执行任务(例如，清洁或检查)时，控制器可以通过使用组合的推进器以校正任何纵向、周向或其他移位而自动地守在原位。
一旦完成任务，便可以执行脱离。举例来说，控制器可以在相反的方向上致动它们的相应的推进器以进行脱离。控制器还可以操作对接机构以致使第一机器人交通工具和第二机器人交通工具彼此脱离。在完成脱离之后重新获得对第一机器人和第二机器人的独立的手动控制。
图2A至图2B示出根据特定实施方案的第一机器人100的第一对接机构112和第二机器人200的第二对接机构212。第一对接机构112包括具有圆锥形、向外展开的部分150和细长短柱152的突出部。第二对接机构212包括具有圆锥形、向外展开的部分250和细长孔252的插座，所述部分和孔的大小和形状被设计成分别接纳第一对接机构112的向外展开的部分150和细长部分152，如图2B中所示。在第二对接机构212接纳第一对接机构112时，第一机器人和第二机器人100、200被耦合在一起(图2B)。
图3示出根据特定实施方案的第一机器人100的第一对接机构112和第二机器人200的第二对接机构212。第一对接机构112包括楔形插座300，所述插座的大小和形状被设计成接纳第二对接机构212的楔形突出部302。第一对接机构112包括两个可机械操作的闩锁304。闩锁304包括倾斜面306，所述倾斜面的大小和形状被设计成与突出部302的前向边308互补。在突出部302朝向插座300移动以进行对接时，互补的表面306和308允许多个部分更有效地滑过彼此。闩锁304包括在与倾斜面306相对的侧上的大体上平坦的表面310。突出部302包括肩部312，所述肩部的大小和形状被设计成在耦合第一对接机构和第二对接机构112、212时在平坦表面310被设置成邻近于肩部312的情况下接纳闩锁304。
闩锁304各自由枢轴314支撑并且进行连接以便围绕枢轴314旋转。致动器316，例如螺线管，连接到臂318并且被配置成在将致动器316致动之后扩展和缩回臂318。臂318相对于闩锁304而定位，以在将致动器316致动到扩展位置时接触所述闩锁。臂318包括弹簧320，所述弹簧连接到闩锁304，使得在缩回致动器316之后弹簧320向闩锁304施加拉力。因为闩锁连接到枢轴314，所以致动器316的致动致使闩锁304在两个方向上围绕枢轴314旋转。因此，可以将致动器316致动以将闩锁304旋转到促进对接的位置，将所述闩锁旋转并且维持在适当位置，从而将机器人维持在对接配置，并且随后在相反的方向上旋转以移动闩锁304，使得机器人可以解耦。
图4A至图4B说明根据特定实施方案的第一机器人100的第一对接机构112和第二机器人200的第二对接机构212。对接机构112、212各自分别包括机动化的磁体400、402。机动化的磁体400、402包括具有北极和南极的磁体，可以旋转所述磁体以使得可以改变北极和南极的定向。在所述机动化的磁体400、402邻近处提供通量集中器404，使得可以集中磁体的磁力并且使所述磁力指向对接机构112、212的相对的表面。通量集中器404可以包括凹部406，所述凹部的大小和形状被设计成与机动化的磁体400、402互补，使得可以使通量集中器400与机动化的磁体400、402之间的空间最小化，从而增加所述通量集中器的效能。
如图4A中所示，机动化的磁体400、402定向成使得极指向通量集中器404。机动化的磁体400定向成其极与机动化的磁体402的极相反。因此，在此配置中，对接机构112和212经历促进并维持第一机器人和第二机器人100、200之间的耦合的吸引性磁力。一旦对接完成，使机动化的磁体400、402旋转，使得所述极不指向通量集中器404，并且相反的极指向彼此，如图4B中所示。因此，没有净磁力被引导穿过通量集中器404，并且磁体的相反的极促进第一机器人和第二机器人100、200的解耦。类似地，可以在相同的极定向下通过使极指向通量集中器404来旋转机动化的磁体400、402，从而致使将排斥的解耦力引导穿过通量集中器404。
虽然已经将机器人100、200描述成各自分别具有工具104和稳定模块204，但工具104可以与机器人100相关联并且稳定模块可以与机器人200相关联，因为本文描述的机器人除了具有互补的对接连接器D特征之外原本是相同的。作为替代方案，第一机器人和第二机器人中的一者或另一者可以支持所述工具、稳定模块和/或对接连接器特征。此外，第一机器人可以是“主要机器人”并且第二机器人可以是“支持机器人”且反之亦然。在替代性实施方案中，机器人100、200中的每一者可以具备基本上如上文结合图1所描述的工具和稳定模块两者，以便使得能够在机器人较少围绕目标旋转的情况下在目标T的任一侧上进行操作。将了解，特定机器人100、200包括的特定工具和稳定模块构造可以与在另一机器人上包括的特定工具和稳定模块构造相同，或者不同。通过在机器人100、200中的每一者上提供不同的工具，可以在机器人处于水下时执行更大范围的操作。在某些实施方案中，机器人100、200可以包括系链且/或机器人可以使用绳索或链彼此对接。在机器人对水下目标结构执行操作(清洁和/或检查)时(例如，螺旋打扫清洁/检查模式)，所述系链/绳索可以环绕目标结构。一旦操作完成，机器人可以执行反向操纵，所述反向操纵使系链/绳索退绕，同时还执行第二操作(清洁和/或检查)。
应理解，附图中的相同的数字表示若干图中的相同的元件，并且所有实施方案或布置并非需要参考图所描述和说明的所有组件和/或步骤。还应理解，可以并入本文公开的系统和方法的实施方案、实现方式和/或布置作为驻留在硬件、固件中和/或计算机可使用的介质上的软件算法、应用、程序、模块或代码(包括软件模块和浏览器插件)，可以在计算机系统或计算装置的处理器中执行所述软件算法、应用、程序、模块或代码以配置处理器和/或其他元件来执行本文描述的功能和/或操作。应了解，根据至少一个实施方案，在执行时执行本公开的方法的一个或多个计算机程序、模块和/或应用不需要驻留在单个计算机或处理器上，而是可以按照模块化方式分布在一定数目的不同的计算机或处理器中以实施本文公开的系统和方法的各方面。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并且无意限制本发明。如在本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否则希望单数形式“一”和“所述”也包括复数形式。将进一步理解，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”当用于本说明书中时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
应注意，在权利要求中使用例如“第一”、“第二”、“第三”等序数术语来修饰权利要求要素本身并非暗示一个权利要求要素优于另一权利要求要素的任何优先权、优先级或次序或执行方法的动作的时间次序，而是仅仅用作将具有特定名称的一个权利要求要素与具有相同名称(如果没有使用序数术语)的另一要素区分开以区分所述权利要求要素的标记。
而且，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且不应该被视为限制性。在本文使用“包括(including)”、“包括(comprising)”或者“具有”、“含有”、“涉及”和其变化是打算涵盖在其后列出的项目和其等效物以及额外的项目。
上文描述的主题仅通过说明而提供并且不应理解为具限制性。在没有遵循所说明和描述的示例性实施方案和应用的情况下并且在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下，可以对本文描述的主题作出各种修改和改变，在所附权利要求中陈述本发明的真实精神和范围。
值得注意的是，以上图和示例不打算将本申请的范围限制于单个实现方式，因为通过互换一些或所有所描述或说明的元件，其他实现方式是可能的。另外，在使用已知的组件部分或完全地实施本申请的特定元件的情况下，仅描述对于理解本申请是必需的此类已知组件的那些部分，并且省略了对此类已知组件的其他部分的详细描述以免使本申请混淆不清。在本说明书中，示出单数个组件的实现方式不一定将受限于包括多个相同组件的其他实现方式，并且反之亦然，除非在本文另外明确陈述。另外，申请人不希望说明书或权利要求书中的任何术语将归于不常见的或特殊的含义，除非如此明确陈述。此外，本申请涵盖本文通过说明所提及的已知组件的目前和未来的已知等效物。
特定实现方式的前述描述因此将完全显露本申请的一般性质，其他人可以通过在相关技术领域内应用知识(包括本文以引用的方式叙述和并入的文献的内容)而容易在不脱离本申请的一般概念的情况下不用进行过度实验地针对各种应用来修改和/或改写此类特定实现方式。基于本文呈现的教导和指导，此类改写和修改因此意在处于所公开的实现方式的等效物的含义和范围内。将理解，本文的措辞或术语是用于描述目的而非限制目的，使得熟练技术人员将鉴于本文呈现的教导和指导与相关领域技术人员的知识组合地来理解本说明书的术语或措辞。将理解，根据一个示例相应地示出在图式中论述或示出的尺寸，并且在不脱离本发明的情况下可以使用其他尺寸。
虽然已经在上文描述了本申请的各种实现方式，但应理解，已经举例而非限制地呈现所述实现方式。相关领域技术人员将明白，在不脱离本申请的精神和范围的情况下可以作出形式和细节上的各种变化。因此，本申请不应受到上文描述的示例性实现方式中的任一者限制。

Claims (18)

1.一种两部分可选择性对接的机器人系统，所述两部分可选择性对接的机器人系统在对水下目标结构执行操作期间提供平衡型稳定，所述两部分可选择性对接的机器人系统包括：
第一水下机器人交通工具，所述第一水下机器人交通工具的大小和形状被设计成至少部分包围所述水下目标结构；
第二水下机器人交通工具，所述第二水下机器人交通工具的大小和形状被设计成至少部分包围所述水下目标结构并且至少部分在与所述第一水下机器人交通工具相对的位置定向；
互补的对接机构，所述互补的对接机构由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具支撑，并且所述互补的对接机构被布置成使得所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具可以在所述水下目标结构至少部分设置在所述第一水下机器人交通工具与所述第二水下机器人交通工具之间的情况下选择性地彼此耦合；
工具，所述工具在第一方向上向所述水下目标结构施加第一力，所述工具由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具中的一者支撑；以及
稳定模块，所述稳定模块在第二方向上向所述水下目标结构施加第二力以至少部分抵消所述第一力，所述稳定模块由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具中的一者支撑。
2.根据权利要求1所述的两部分可选择性对接的机器人系统，其中所述工具是清洁工具。
3.根据权利要求1所述的两部分可选择性对接的机器人系统，其中所述工具是机器人臂。
4.根据权利要求1所述的两部分可选择性对接的机器人系统，其中所述稳定模块是接触辊。
5.根据权利要求1所述的两部分可选择性对接的机器人系统，其中所述稳定模块包括检查传感器。
6.根据权利要求1所述的两部分可选择性对接的机器人系统，其中所述对接机构包括吊钩和插座，其中所述插座的大小和形状被设计成接纳所述吊钩。
7.根据权利要求1所述的两部分可选择性对接的机器人系统，其中所述对接机构包括突出部和插座，其中所述插座的大小和形状被设计成接纳所述突出部。
8.根据权利要求1所述的两部分可选择性对接的机器人系统，其中所述对接机构包括闩锁和突出部，其中所述闩锁可操作以改变位置以便接合和脱离所述突出部。
9.根据权利要求1所述的两部分可选择性对接的机器人系统，其中所述对接机构包括可移动磁体，所述可移动磁体可操作以改变极定向以便彼此接合和脱离。
10.一种用于对水下目标结构执行稳定操作的方法，所述方法包括以下步骤：
提供两部分机器人系统，所述两部分机器人系统包括：
第一水下机器人交通工具；
第二水下机器人交通工具；
互补的对接机构，所述互补的对接机构由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具支撑，并且所述互补的对接机构被布置成使得所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具可以在所述水下目标结构至少部分设置在所述第一水下机器人交通工具与所述第二水下机器人交通工具之间的情况下选择性地彼此耦合；
工具，所述工具由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具中的一者支撑；以及
稳定模块，所述稳定模块由所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具中的一者支撑；
在所述水下目标结构至少部分设置在所述第一水下机器人交通工具与所述第二水下机器人交通工具之间的情况下，使所述第一水下机器人交通工具和所述第二水下机器人交通工具彼此耦合；
操作所述工具，使得所述工具在第一方向上向所述水下目标结构施加第一力；以及
操作所述稳定模块，使得所述稳定模块在第二方向上向所述水下目标结构施加第二力以至少部分抵消所述第一力。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述工具是清洁工具。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述工具是机器人臂。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述稳定模块是接触辊。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述稳定模块包括检查传感器。
15.如权利要求10所述的方法，其中所述对接机构包括吊钩和插座，其中所述插座的大小和形状被设计成接纳所述吊钩。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述对接机构包括突出部和插座，其中所述插座的大小和形状被设计成接纳所述突出部。
17.如权利要求10所述的方法，其中所述对接机构包括闩锁和突出部，其中所述闩锁可操作以改变位置以便接合和脱离所述突出部。
18.如权利要求10所述的方法，其中所述对接机构包括可移动磁体，所述可移动磁体可操作以改变极定向以便彼此接合和脱离。
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