CN202763840U - 一种基于图像处理的自主控制水下机器人 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于图像处理的自主控制水下机器人，包括水下机器人主体、通过电缆与水下机器人主体进行通讯的岸基设备以及设在水下机器人主体上的驱动装置、矿石采集装置和信息采集装置；驱动装置接收岸基设备的控制信号，并控制对应的电机的转动状态和速度；矿石采集装置接受岸基设备的控制，实现水下物块的采集、移动、搬运、定点投放、卸下等工作；信息采集装置将采集到的矿石采集装置与水下物块的位置视频信号传回岸基设备，可根据接收到的视频信号，实时改变水下机器人本体的运动姿态。本实用新型利用飞行摇杆运动控制与比例模型机械控制，能够实现精确地抓取、放入指定位置等动作，采用纵向双推进平衡系统，便于执行负重任务。

Description

一种基于图像处理的自主控制水下机器人
技术领域
本实用新型设计水下机器人技术领域，特别是一种基于图像处理的自主控制水下机器人。
背景技术
水下自动机器人是一种非常适合于水下搜索、调查、识别和打捞作业的既经济又安全的工具。由于水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限，因此提供一种操作简单、结构精巧、机械手灵活的水下机器人已成为一个急需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种操作简单、结构精巧、机械手灵活的的基于图像处理的自主控制水下机器人。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于图像处理的自主控制水下机器人，其特征在于：包括水下机器人主体、通过电缆与水下机器人主体进行通讯的岸基设备以及设在水下机器人主体上的驱动装置、矿石采集装置和信息采集装置；所述驱动装置接收岸基设备的控制信号，并驱动对应的电机，控制其转动状态和速度；所述矿石采集装置接受岸基设备的控制，实现水下物块的采集、移动、搬运、定点投放、卸下等工作；所述信息采集装置将采集到的矿石采集装置与水下物块的位置视频信号，通过电缆传回岸基设备，操作者可根据接收到的视频信号，实时改变水下机器人本体的运动姿态。
其中，所述机器人主体包括支架、与支架固定连接的连接箍。
其中，所述驱动装置包括左舷直流减速电机、右舷直流减速电机、沉浮电机、正螺旋桨、反螺旋桨和附带螺旋桨；所述左舷直流减速电机、右舷直流减速电机和沉浮电机分别通过联轴器与正螺旋桨、反螺旋桨和附带螺旋桨连接；左舷直流减速电机、右舷直流减速电机和沉浮电机的外部分别设有左压力克透明筒、右压力克透明筒和隔水密封筒；正螺旋桨、反螺旋桨和附带螺旋桨的外部分别设有整流罩；左压力克透明筒、右压力克透明筒和隔水密封筒分别固定在连接箍上；左舷直流减速电机、右舷直流减速电机和沉浮电机的控制端分别通过电缆与岸基设备的相应输出端连接。
其中，所述矿石采集装置包括与连接箍相连的储物台和机械臂、与机械臂连接的机械手；所述机械臂包括大臂、与大臂相连的小臂、设置在大臂内部的第一舵机、设置在小臂内部的第二舵机；所述机械手包括第三舵机和与第三舵机相连的夹持爪，储物台的底部设有第四舵机；所述第一至第四舵机的控制端分别通过电缆与岸基设备的相应输出端连接。
其中，所述信息采集装置包括设在机械手内部的第一摄像头和与连接箍相连的第二摄像头；第二摄像头的底部与第五舵机相连接，并且第二摄像头的外部设有半球形防水透明罩；所述第一摄像头和第二摄像头的输出端分别与岸基设备的相应输入端连接，第五舵机的控制端与岸基设备的输出端连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型结构新颖美观、通过线缆与岸基设备进行实时通信，便于操作者通过控制飞行摇杆来实现控制机器人在水下的运动状态，机械手结构简单且非常灵活，能够实现精确地抓取、放入指定位置等动作。本实用新型利用飞行摇杆运动控制与比例模型机械控制，使用起来简单方便。采用纵向双推进平衡系统，便于执行负重任务。在外观结构方面使用双筒结构，外观新颖独特。
附图说明
图1是本实用新型的主视图；
图2是图1的局部剖视图；
图3是图1的仰视图；
图中：1、支架，2-1、左压力克透明筒，2-2、右压力克透明筒，3、连接箍，4-1、左舷直流减速电机，4-2、右舷直流减速电机，6-1、正螺旋桨，6-2、反螺旋桨，7、整流罩，8、沉浮电机，9、附带螺旋桨，10、储物台，11-1、大臂，11-2、小臂，12、隔水密封筒，13、第一舵机，14、第二舵机，15、第三舵机，16、夹持爪，17、第一摄像头，18、半球形防水透明罩，19、第二摄像头，20、第四舵机，21、第五舵机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图11所示为本实用新型的主视图，一种基于图像处理的自主控制水下机器人，包括水下机器人主体、通过电缆与水下机器人主体进行通讯的岸基设备以及设在水下机器人主体上的驱动装置、矿石采集装置和信息采集装置；其中，驱动装置接收岸基设备的控制信号，并驱动对应的电机，控制其转动状态和速度；矿石采集装置接受岸基设备的控制，实现水下物块的采集、移动、搬运、定点投放、卸下等工作；信息采集装置将采集到的矿石采集装置与水下物块的位置视频信号，通过电缆传回岸基设备，操作者可根据接收到的视频信号，实时改变水下机器人本体的运动姿态。
图1中，上述机器人主体包括支架1、与支架1固定连接的连接箍3。
如图2所示为图1的局部剖视图，上述驱动装置包括左舷直流减速电机4-1、右舷直流减速电机4-2、沉浮电机8、正螺旋桨6-1、反螺旋桨6-2和附带螺旋桨9；左舷直流减速电机4-1、右舷直流减速电机4-2和沉浮电机8分别通过联轴器与正螺旋桨6-1、反螺旋桨6-2和附带螺旋桨9连接；左舷直流减速电机4-1、右舷直流减速电机4-2 和沉浮电机8的外部分别设有左压力克透明筒2-1、右压力克透明筒2-2和隔水密封筒12；正螺旋桨6-1、反螺旋桨6-2和附带螺旋桨9的外部分别设有整流罩7；左压力克透明筒2-1、右压力克透明筒2-2和隔水密封筒12分别固定在连接箍3上；左舷直流减速电机4-1、右舷直流减速电机4-2和沉浮电机8的控制端分别通过电缆与岸基设备的相应输出端连接。
当岸上操作者给驱动装置发出信号时，驱动装置驱动对应的电机并控制其转动状态和速度，其中左舷直流减速电机4-1、右舷直流减速电机4-2可以实现机器人的前进、后退和左右转向动作；沉浮电机8可以实现机器人的上升与下潜。
如图3所示为图1的仰视图，上述矿石采集装置包括与连接箍3相连的储物台10和机械臂、与机械臂连接的机械手；所述机械臂包括大臂11-1、与大臂11-1相连的小臂11-2、设置在大臂11-1内部的第一舵机13、设置在小臂11-2内部的第二舵机14；所述机械手包括第三舵机15和与第三舵机15相连的夹持爪16，储物台10的底部设有第四舵机20；所述第一至第四舵机13-15、20的控制端分别通过电缆与岸基设备的相应输出端连接。
第一舵机13、第二舵机14分别控制大小臂实现屈伸，第三舵机15通过连接杆件控制两个夹持爪的闭合，从而实现物块的采集移动搬运、定点投放等高精度复杂工作，机械手与机械臂配合将物块放在到储物台10上，当收集完毕后，在合适的位置，第四舵机20转动储物台将物块卸下。
图1中，信息采集装置包括设在机械手内部的第一摄像头17和与连接箍3相连的第二摄像头19；第二摄像头19的底部与第五舵机21相连接，并且第二摄像头19的外部设有半球形防水透明罩18；所述第一摄像头17和第二摄像头19的输出端分别与岸基设备的相应输入端连接，第五舵机21的控制端与岸基设备的输出端连接。
第二摄像头19负责采集机械手与物块相对位置的信息，第五舵机21的转动带动第二摄像头19，使其主动搜寻物块的确切位置，便于机械手抓取物块，与此同时视频信号通过线缆传回岸基屏幕，操作者可根据图像实时改变水下机器人运动姿态。
在实际操作中，操作者可以通过由飞行摇杆改装而成的控制系统通过线缆的与岸基系统的实时信息传递来控制机器人的运动速度和倾斜角度，其中机器人的运动方向与运动速度与摇杆的倾斜方向和倾斜角度成正比关系。机械臂的运动是由一个比例模型控制的，机械臂的姿态与比例模型的姿态瞬时对应。机器人供电采用12V电源，当有市电接口时可以用开关电源提供电力，当户外移动式时，可以用铅酸蓄电池来提供电力。

Claims (5)

1.一种基于图像处理的自主控制水下机器人，其特征在于：包括水下机器人主体、通过电缆与水下机器人主体进行通讯的岸基设备以及设在水下机器人主体上的驱动装置、矿石采集装置和信息采集装置；所述驱动装置接收岸基设备的控制信号，并驱动对应的电机，控制其转动状态和速度；所述矿石采集装置接受岸基设备的控制，实现水下物块的采集、移动、搬运、定点投放、卸下工作；所述信息采集装置将采集到的矿石采集装置与水下物块的位置视频信号，通过电缆传回岸基设备，操作者可根据接收到的视频信号，实时改变水下机器人本体的运动姿态。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的自主控制水下机器人，其特征在于：所述机器人主体包括支架（1）、与支架（1）固定连接的连接箍（3）。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的自主控制水下机器人，其特征在于：所述驱动装置包括左舷直流减速电机（4-1）、右舷直流减速电机（4-2）、沉浮电机（8）、正螺旋桨（6-1）、反螺旋桨（6-2）和附带螺旋桨（9）；所述左舷直流减速电机（4-1）、右舷直流减速电机（4-2）和沉浮电机（8）分别通过联轴器与正螺旋桨（6-1）、反螺旋桨（6-2）和附带螺旋桨（9）连接；左舷直流减速电机（4-1）、右舷直流减速电机（4-2） 和沉浮电机（8）的外部分别设有左压力克透明筒（2-1）、右压力克透明筒（2-2）和隔水密封筒（12）；正螺旋桨（6-1）、反螺旋桨（6-2）和附带螺旋桨（9）的外部分别设有整流罩（7）；左压力克透明筒（2-1）、右压力克透明筒（2-2）和隔水密封筒（12）分别固定在连接箍（3）上；左舷直流减速电机（4-1）、右舷直流减速电机（4-2）和沉浮电机（8）的控制端分别通过电缆与岸基设备的相应输出端连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的自主控制水下机器人，其特征在于：所述矿石采集装置包括与连接箍（3）相连的储物台（10）和机械臂、与机械臂连接的机械手；所述机械臂包括大臂（11-1）、与大臂（11-1）相连的小臂（11-2）、设置在大臂（11-1）内部的第一舵机（13）、设置在小臂（11-2）内部的第二舵机（14）；所述机械手包括第三舵机（15）和与第三舵机（15）相连的夹持爪（16），储物台（10）的底部设有第四舵机（20）；所述第一至第四舵机（13-15、20）的控制端分别通过电缆与岸基设备的相应输出端连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于图像处理的自主控制水下机器人，其特征在于：所述信息采集装置包括设在机械手内部的第一摄像头（17）和与连接箍（3）相连的第二摄像头（19）；第二摄像头（19）的底部与第五舵机（21）相连接，并且第二摄像头（19）的外部设有半球形防水透明罩（18）；所述第一摄像头（17）和第二摄像头（19）的输出端分别与岸基设备的相应输入端连接，第五舵机（21）的控制端与岸基设备的输出端连接。
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