[实用新型]一种水下钢结构表面作业机器人

说明书

本实用新型涉及一种水下钢结构表面作业机器人，属于机器人技术领域。作业机器人包括行走系统及搭载在该行走系统上的控制系统、成像系统与作业系统；成像系统为包括反射镜与摄像头的反射式全景成像系统：反射镜通过支架支撑在机架背离钢结构表面的一侧上，且反射面的法向指向钢结构表面；摄像头水密地固设在机架上，用于接收反射镜所反射的影像，所接收的影像为钢结构表面环绕作业机器人四周的边侧区域的场景影像，该边侧区域包括作业机器人的当前作业区。通过将成像系统设置成反射式全景成像系统，在有效地减少摄像头数量的同时，可使操作人员实时地观察作业场景工况，其可广泛应用于海洋石油管道等钢结构表面清洗、探伤等领域。

技术领域

本实用新型涉及一种水下作业机器人，具体地说，涉及一种水下钢结构表面作业机器人。

背景技术

随着海洋经济的崛起，水下作业量将越来越复杂，越来越繁重。船舶底部，海洋钻井平台管道等水下平台容易附着海生物，通常需要潜水员进行定期清理，虽然人工可对清理对象及清理效果进行自主判断，但存在潜水员的人身安全难以保障、工作时间受海况影响较大及工作效率低等问题。

面对上述问题，已有多家研究机构设计出用于清理船舶底部海生物的爬壁式移动平台，其利用刷盘转动产生的负压使整个移动平台紧贴船体，并由潜水员推动其向前运动即可实现清刷作业，在此过程仍需一名以上的潜水员在水下操作清刷装置，仍存在上述人工清理作业的问题。

公告号为CN206476068U的专利文献公开了一种水下钢结构表面海生物清理机器人，属于水下钢结构表面作业机器人中的一种，包括可吸贴于钢结构表面上的行走系统，搭载在该行走系统上用于获取机器人周侧环境状况的成像系统，及搭载在该行走系统的机身一侧用于对钢结构表面海生物进行清洗的清洗系统。由于行走系统采用轮式四驱方式，使其运动灵活，且后轮与机身间通过旋转连接轴连接，使其具有一定的越障能力；清洗系统采用空化水射流进行清理海生物，更加高效节能。成像系统包括设于机器人前部和后部的各一个水下摄像头，以便于水上操作人员在清理过程中实时观测机器人前、后和清洗一侧的状况，而更好地下达更准确的控制指令。由于前、后两摄像头视角的局限性，导致操作人员难以直接观察到清洗机构的实时清洗状况，当出现海生物未清理掉时难以及时调整机器人行进姿态以进行二次清洗，同时也难以对非清洗侧的障碍物进行观察。

此外，该操作人员难以根据前后摄像头所拍摄到的影像确定机器人在钢结构上的相对位置，使操作人员难以获知机器人的作业进度，无法对后续清洗路径进行合理规划。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种具有反射式全景成像系统的水下钢结构表面作业机器人，在减少摄像头数量的同时，可实时观测机器人四周的状况，以提高机器人水下作业的效果与效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供的水下钢结构表面作业机器人包括行走系统及搭载在该行走系统的机架上的控制系统、成像系统与作业系统；所述成像系统为反射式全景成像系统，包括反射镜与摄像头：反射镜通过固设在机架上的反射镜支架支撑在机架背离钢结构表面的一侧上，且反射面的法向指向钢结构表面；摄像头水密地固设在机架上，用于接收反射镜所反射的影像，所接收的影像为钢结构表面环绕作业机器人四周的边侧区域的场景影像，该边侧区域包括作业机器人的当前作业区。

采用上述反射式全景成像系统，不仅可将成像系统所需的摄像头数量减少至1个，以降低成本，且无需进行图像拼接就可实时观测到作业机器人四周的影像，便于操作人员控制机器人。

具体的方案为反射镜为平面镜，摄像头的光轴垂直于所述平面镜的镜面。有效地简化后期对摄像头所获取图像进行处理。

更具体的方案为摄像头的光轴穿过镜面的中心。

另一个更具体的方案为平面镜包括铝合金板及固设在铝合金板下表面上的镜面亚克力板。有效地提高整个平面镜的支撑力度与牢固度，以确保其平面成像效果。