CN106514668A - 基于双机械手环抱桩柱的水下机器人定位*** - Google Patents

基于双机械手环抱桩柱的水下机器人定位*** Download PDF

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刘鲲
叶家玮
邱守强
王冬姣
梁富琳
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/52—Tools specially adapted for working underwater, not otherwise provided for

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种基于双机械手环抱桩柱的水下机器人定位***，包括水面控制台、可吸附在桩柱上的水下作业机器人，所述水下作业机器人两侧对称设置有用于抱紧桩柱的液压环抱双机械手，所述水面控制台与水下作业机器人信号连接，用于控制水下作业机器人及液压环抱双机械手的动作。本发明大幅提高水下作业机器人定位能力及作业效率，以及有效地克服了机器人“动力定位”形式能耗高、因机器人位置抖动机械手对准目标困难而导致作业效率低的问题。

Description

基于双机械手环抱桩柱的水下机器人定位***
技术领域
本发明涉及水下作业机器人定位技术领域，尤其涉及一种基于双机械手环抱桩柱的水下机器人定位***。
背景技术
水下机器人的海洋作业需求日益提升，如在海洋油气采矿业就已经大量使用水下机器人。不可忽视，作业的水下机器人常以零浮力状态处于水环境中，以多个螺旋桨矢量推进方式以克服海流力、波浪力、作业反作用力而动态定位于水中。相较位于地面作业设备的定位，水下机器人的动力定位的位置精度差得多，并容易在外载荷的变化下破坏平衡而大幅偏离动态定位位置，使得精确作业难度大幅提高、或作业效率大幅下降。事实是现有的水下机器人由于成本高、定位作业经济效益差、投资回收期长束缚了其大规模商业化应用。
海洋油气平台是水下作业机器人应用最多场合，其常常具有桩柱形结构。作业时水下机器人除了上述动力定位形式，还有通过真空吸盘或磁吸盘固定于桩柱的方式定位。真空吸盘或磁吸盘固定于桩柱的定位方式限于附着力，常常掉下来，定位可靠性不高，影响了精确作业并降低作业效率及安全性。目前水下机器人水中定位研究主要集中在动力定位形式。本技术方案通过基于双机械手环抱桩柱的水下作业机器人定位技术，大幅提高定位可靠性，从而提高了作业精确性、作业效率及作业安全性。本技术采用多机械手在水环境中协同作业，技术难度高但技术发展前景广，因而具有较大的推广空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多机械手协同作业能力的水下智能机器人***，其采用基于双机械手环抱桩柱的水下作业机器人定位技术方式，实现水下机器人三维姿态定位。该技术将有效解决现有水下机器人动力定位、真空吸盘或磁吸盘形式存在的定位可靠性不高、难以精确作业并作业效率及安全性低等技术难题。
本发明的技术方案如下：
基于双机械手环抱桩柱的水下机器人定位***，包括水面控制台、可吸附在桩柱上的水下作业机器人，所述水下作业机器人两侧对称设置有用于抱紧桩柱的液压环抱双机械手，所述水面控制台与水下作业机器人信号连接，用于控制水下作业机器人及液压环抱双机械手的动作。
进一步地，所述的水下作业机器人包括用于吸附桩柱的吸附装置、矢量布置的若干螺旋桨、液压多自由度关节机械手、照明灯、CCD摄像头及水下辅助定位***。
进一步地，所述的螺旋桨的数量为六个。
进一步地，所述的水下辅助定位***为短基线水声定位***。
进一步地，所述的吸附装置为真空吸盘或磁吸盘。
进一步地，所述的水面控制台包括工控机、机械手作业控制面板，所述机械手作业控制面板用于控制机械手动作；所述工控机用于控制机器人移动。
相比现有技术，本发明的有益效果是：本技术方案通过液压环抱双机械手的定位方式，大幅提高定位可靠性，从而提高了作业精确性、作业效率及作业安全性，很好地解决解决了水下机器人作业难题，特别适合于桩柱条件下作业的实际情况。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例的原理示意图。
图中：1.水下作业机器人、2.螺旋桨、3. 液压环抱双机械手、4. 液压多自由度关节作业机械手、6.桩柱。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
如图1和图2所示，基于双机械手环抱桩柱的水下机器人定位***，包括水面控制台、可吸附在桩柱6上的水下作业机器人1，所述水下作业机器人1两侧对称设置有用于抱紧桩柱6的液压环抱双机械手3，所述水面控制台与水下作业机器人1信号连接，用于控制水下作业机器人1及液压环抱双机械手3的动作。
所述的水下作业机器人1包括用于吸附桩柱6的真空吸盘、矢量布置的六个螺旋桨2、液压多自由度关节机械手4、照明灯、CCD摄像头及短基线水声定位***。矢量布置的六个螺旋桨2可以方便灵活的实现水下作业机器人1各个方向的移动。
所述的短基线水声定位***，具有技术成熟、定位精度高，尺寸小、使用方便的特点，可快速准确的获取水下机器人的位置，为***定位提供必要的技术参数。照明灯和CCD摄像头通过视觉反馈提供位置信息辅助引导，进一步提高机器人的移动位置精度。
所述的水面控制台包括工控机、机械手作业控制面板，所述机械手作业控制面板用于控制机械手动作；所述工控机用于控制机器人移动和定位。
如图所示的定位***包括水下作业机器人1和液压环抱双机械手3，各个机械手协作方式可以根据不同的定位，依托对象约束设计要求进行设计。
工作时，当水下作业机器人1移动至预定工作区域后，水下作业机器人1通过其真空吸盘吸附在桩柱6上，同时，液压环抱双机械手3在所述水面控制台的控制下抱紧桩柱6，使得水下作业机器人1牢牢附着于桩柱6上。此时，水下作业机器人1的液压多自由度关节机械手4就可在所述机械手作业控制面板的控制进行相应的水下作业了，液压多自由度关节机械手4末端作业轨迹由机械手关节运动实现。
本实施例的水下作业机器人1通过真空吸盘及液压环抱双机械手3附着在桩柱6上，以克服液压机械手动作的反作用力，解决了类似设备水下作业时真空或磁吸附失效的问题，水下作业机器人1附着方式增加环抱功能作为定位能力补充或备份，提高了定位可靠性和稳定性，从而提高了作业精确性、作业效率及作业安全性，有效地克服了机器人“动力定位”形式能耗高、因机器人位置抖动机械手对准目标困难而导致作业效率低的问题。本实施例采用双机器人在水环境中协同作业，技术发展前景广，因而具有较大的推广空间。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于双机械手环抱桩柱的水下机器人定位***，包括水面控制台、可吸附在桩柱(6)上的水下作业机器人(1)，其特征在于：所述水下作业机器人(1)两侧对称设置有用于抱紧桩柱(6)的液压环抱双机械手(3)，所述水面控制台与水下作业机器人(1)信号连接，用于控制水下作业机器人(1)及液压环抱双机械手(3)的动作。
2.根据权利要求1所述的水下机器人定位***，其特征在于：所述的水下作业机器人(1)包括用于吸附桩柱(6)的吸附装置、矢量布置的若干螺旋桨(2)、液压多自由度关节机械手(4)、照明灯、CCD摄像头及水下辅助定位***。
3.根据权利要求2所述的水下作业机器人定位***，其特征在于：所述的螺旋桨(2)的数量为六个。
4.根据权利要求2所述的水下机器人定位***，其特征在于：所述的水下辅助定位***为短基线水声定位***。
5.根据权利要求2所述的水下机器人定位***，其特征在于：所述的吸附装置为真空吸盘或磁吸盘。
6.根据权利要求1所述的水下机器人定位***，其特征在于：所述的水面控制台包括工控机、机械手作业控制面板，所述机械手作业控制面板用于控制机械手动作；所述工控机用于控制机器人移动。
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