[发明专利]一种游走混合的仿生刀锋腿与履带组合行走水下机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种游走混合的仿生刀锋腿与履带组合行走水下机器人，其特征在于：包括框架、浮体模块、吊架、控制密封舱、运动组件、传感探测组件、视觉定位装置和作业扩展模块；浮体模块、吊架、控制密封舱、运动组件、传感探测组件、视觉定位装置以及作业扩展模块均安装在框架上，且水下机器人的重心位于浮心正下方；

所述浮体模块用于提供浮力；

所述吊架用于水下机器人的起吊；

所述控制密封舱内部安装水下机器人控制和信息传输所需的非防水设备，并采用水密接插件作为外部接线口；

所述运动组件包括游动驱动装置和行走与驱动装置；

所述游动驱动装置包括不少于四个垂直推进器和不少于两个水平推进器；垂直推进器至少能够受控实现水下机器人游动过程的沉浮、俯仰和滚转运动以及提供水下机器人在作业面上工作所需附着力功能；水平推进器至少能够受控实现水下机器人游动过程的前后和偏航运动；

所述行走与驱动装置包括仿生刀锋腿行走与驱动装置和履带行走与驱动装置；当水下机器人在非平坦的作业面上工作时，仿生刀锋腿行走与驱动装置工作，履带不接触作业面；当水下机器人在平坦的作业面上工作时，履带行走与驱动装置工作，仿生刀锋腿收回并锁定；

所述传感探测组件能够感知水下机器人离海面的航行深度和离海底的高度、感知水下机器人周围环境，并将感知信息发送给水下机器人控制设备；

所述视觉定位装置能够在水下机器人作业时对目标进行定位；

所述作业扩展模块能够实现水下机器人作业任务；

其中，所述传感探测组件包括摄像及照明装置、前视图像声呐、深度和高度一体化传感器和姿态传感器；所述深度和高度一体化传感器感知水下机器人离海面的航行深度和离海底的高度；所述姿态传感器感应水下机器人的姿态；所述摄像及照明装置由一个穹顶式摄像头、一个广角摄像头、两个水下LED灯组成；穹顶式摄像头装在水下机器人前端的穹顶摄像头支架上，用于全向观测水下作业环境；广角摄像头安装在机器人后端的广角摄像头支架上，用于定向观测后方水下作业环境；两个照明灯分别安装在所述穹顶摄像头支架左右，用于水下照明；所述前视图像声呐位于水下机器人前端；

在水下机器人处于游动状态时，控制四个垂直推进器的转速与转向实现水下机器人沉浮、俯仰和滚转运动，控制两个水平推进器的转速与转向实现水下机器人的前后和偏航运动；在水下机器人处于行走状态时，根据作业面的方向，控制四个垂直推进器提供水下机器人在作业面上工作所需附着力，并通过行走与驱动装置实现水下机器人在作业面上前后以及转向运动。

2.根据权利要求1所述一种游走混合的仿生刀锋腿与履带组合行走水下机器人，其特征在于：所述履带行走与驱动装置安装在水下机器人两侧，包括驱动电机、主动轮、从动轮、张紧轮、履带板和履带。

3.根据权利要求1所述一种游走混合的仿生刀锋腿与履带组合行走水下机器人，其特征在于：所述仿生刀锋腿行走与驱动装置包括安装在履带行走与驱动装置外侧的仿生刀锋腿，以及对应每个仿生刀锋腿的驱动装置；所述驱动装置能够驱动仿生刀锋腿绕其一端转轴转动；水下机器人一侧的仿生刀锋腿个数不少于三个。

4.根据权利要求3所述一种游走混合的仿生刀锋腿与履带组合行走水下机器人，其特征在于：所述仿生刀锋腿为半圆形仿生腿，外轮廓表面设有凸起橡胶垫。

5.根据权利要求1所述一种游走混合的仿生刀锋腿与履带组合行走水下机器人，其特征在于：所述框架为聚丙烯框架，包括由四块横梁组成的横梁组件、二块推进器支架板、控制密封仓后挡板、定位装置支架板和多个摄像头支架板。

6.根据权利要求1所述一种游走混合的仿生刀锋腿与履带组合行走水下机器人，其特征在于：所述浮体模块采用空心玻璃微珠材料，并具有流线型外形结构，安装在框架上部，且浮体模块上开有安放垂直推进器的通孔。

7.根据权利要求1所述一种游走混合的仿生刀锋腿与履带组合行走水下机器人，其特征在于：所述吊架由两片钢架结构组成，固定在横梁组件上，下端环抱控制密封舱，上端从浮体模块中伸出。