本實用新型涉及水下作業(yè)機器人定位技術領域，尤其涉及一種基于雙機械手環(huán)抱樁柱的水下機器人定位系統(tǒng)。

背景技術：

水下機器人的海洋作業(yè)需求日益提升，如在海洋油氣采礦業(yè)就已經(jīng)大量使用水下機器人。不可忽視，作業(yè)的水下機器人常以零浮力狀態(tài)處于水環(huán)境中，以多個螺旋槳矢量推進方式以克服海流力、波浪力、作業(yè)反作用力而動態(tài)定位于水中。相較位于地面作業(yè)設備的定位，水下機器人的動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。事實是現(xiàn)有的水下機器人由于成本高、定位作業(yè)經(jīng)濟效益差、投資回收期長束縛了其大規(guī)模商業(yè)化應用。

海洋油氣平臺是水下作業(yè)機器人應用最多場合，其常常具有樁柱形結(jié)構(gòu)。作業(yè)時水下機器人除了上述動力定位形式，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。目前水下機器人水中定位研究主要集中在動力定位形式。本技術方案通過基于雙機械手環(huán)抱樁柱的水下作業(yè)機器人定位技術，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。本技術采用多機械手在水環(huán)境中協(xié)同作業(yè)，技術難度高但技術發(fā)展前景廣，因而具有較大的推廣空間。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種具有多機械手協(xié)同作業(yè)能力的水下智能機器人系統(tǒng)，其采用基于雙機械手環(huán)抱樁柱的水下作業(yè)機器人定位技術方式，實現(xiàn)水下機器人三維姿態(tài)定位。該技術將有效解決現(xiàn)有水下機器人動力定位、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難題。

本實用新型的技術方案如下：

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

進一步地，所述的水下作業(yè)機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、液壓多自由度關節(jié)機械手、照明燈、CCD攝像頭及水下輔助定位系統(tǒng)。

進一步地，所述的螺旋槳的數(shù)量為六個。

進一步地，所述的水下輔助定位系統(tǒng)為短基線水聲定位系統(tǒng)。

進一步地，所述的吸附裝置為真空吸盤或磁吸盤。

進一步地，所述的水面控制臺包括工控機、機械手作業(yè)控制面板，所述機械手作業(yè)控制面板用于控制機械手動作；所述工控機用于控制機器人移動。

相比現(xiàn)有技術，本實用新型的有益效果是：本技術方案通過液壓環(huán)抱雙機械手的定位方式，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器人作業(yè)難題，特別適合于樁柱條件下作業(yè)的實際情況。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型實施例的原理示意圖。

圖中：1.水下作業(yè)機器人、2.螺旋槳、3. 液壓環(huán)抱雙機械手、4. 液壓多自由度關節(jié)作業(yè)機械手、6.樁柱。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本實用新型的目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式并不因此限定于以下實施例。

如圖1和圖2所示，基于雙機械手環(huán)抱樁柱的水下機器人定位系統(tǒng)，包括水面控制臺、可吸附在樁柱6上的水下作業(yè)機器人1，所述水下作業(yè)機器人1兩側(cè)對稱設置有用于抱緊樁柱6的液壓環(huán)抱雙機械手3，所述水面控制臺與水下作業(yè)機器人1信號連接，用于控制水下作業(yè)機器人1及液壓環(huán)抱雙機械手3的動作。

所述的水下作業(yè)機器人1包括用于吸附樁柱6的真空吸盤、矢量布置的六個螺旋槳2、液壓多自由度關節(jié)機械手4、照明燈、CCD攝像頭及短基線水聲定位系統(tǒng)。矢量布置的六個螺旋槳2可以方便靈活的實現(xiàn)水下作業(yè)機器人1各個方向的移動。

所述的短基線水聲定位系統(tǒng)，具有技術成熟、定位精度高，尺寸小、使用方便的特點，可快速準確的獲取水下機器人的位置，為系統(tǒng)定位提供必要的技術參數(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，進一步提高機器人的移動位置精度。

所述的水面控制臺包括工控機、機械手作業(yè)控制面板，所述機械手作業(yè)控制面板用于控制機械手動作；所述工控機用于控制機器人移動和定位。

如圖所示的定位系統(tǒng)包括水下作業(yè)機器人1和液壓環(huán)抱雙機械手3，各個機械手協(xié)作方式可以根據(jù)不同的定位，依托對象約束設計要求進行設計。

工作時，當水下作業(yè)機器人1移動至預定工作區(qū)域后，水下作業(yè)機器人1通過其真空吸盤吸附在樁柱6上，同時，液壓環(huán)抱雙機械手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)機器人1牢牢附著于樁柱6上。此時，水下作業(yè)機器人1的液壓多自由度關節(jié)機械手4就可在所述機械手作業(yè)控制面板的控制進行相應的水下作業(yè)了，液壓多自由度關節(jié)機械手4末端作業(yè)軌跡由機械手關節(jié)運動實現(xiàn)。

本實施例的水下作業(yè)機器人1通過真空吸盤及液壓環(huán)抱雙機械手3附著在樁柱6上，以克服液壓機械手動作的反作用力，解決了類似設備水下作業(yè)時真空或磁吸附失效的問題，水下作業(yè)機器人1附著方式增加環(huán)抱功能作為定位能力補充或備份，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，有效地克服了機器人“動力定位”形式能耗高、因機器人位置抖動機械手對準目標困難而導致作業(yè)效率低的問題。本實施例采用雙機器人在水環(huán)境中協(xié)同作業(yè)，技術發(fā)展前景廣，因而具有較大的推廣空間。

本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。