[发明专利]一种用于水下桩基巡检的蛇形机器人及控制方法

权利要求书

1.一种用于水下桩基巡检的蛇形机器人控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1，控制蛇形机器人各关节上的舵机，以使蛇形机器人各关节以预设角度转向，使蛇形机器人姿态由直线状改变为弧形状；

步骤S2，控制所述蛇形机器人上设置的推进器转变推进方向，以控制所述蛇形机器人以弧形状姿态靠近或远离桩基，直至所述蛇形机器人各连杆与所述桩基的最小距离处于安全距离区间；

步骤S3，控制所述蛇形机器人上设置的推进器转变推进方向以使所述蛇形机器人以弧形状姿态围绕所述桩基螺旋上升完成巡检动作，且，实时获取所述蛇形机器人头部连杆上设置的图像采集单元所传输的图像，以获取所述桩基的完整表面图像；

步骤S4，在所述蛇形机器人进行所述巡检动作时，实时获取所述蛇形机器人的头部连杆设置的测距单元所检测的数据，以判定前方是否存在障碍，并在存在障碍时控制所述蛇形机器人的舵机改变所述蛇形机器人的姿态，并控制所述蛇形机器人的推进器转变推进方向改变所述蛇形机器人与所述桩基表面的距离，以使所述蛇形机器人完成避障动作；

步骤S5，在所述蛇形机器人进行所述巡检动作时，实时获取测距单元所检测的数据，并基于所述蛇形机器人与所述桩基的最近距离，控制所述蛇形机器人的推进器转变推进方向，以使得所述蛇形机器人与所述桩基的最近距离保持在安全距离区间。

2.根据权利要求1所述的用于水下桩基巡检的蛇形机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，将蛇形机器人的姿态由直线状改变为弧形状的过程包括，控制所述蛇形机器人保持直线状姿态并与桩基横截面平齐，并通过控制舵机控制所述蛇形机器人各连杆间的关节，使蛇形机器人的各关节向相同方向旋转预设角度。

3.根据权利要求2所述的用于水下桩基巡检的蛇形机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，还包括通过所述图像采集单元获取桩基图像并判定桩基横截面最大半径Rm，以将所述最大半径Rm与预设的第一半径对比参量R1以及第二半径对比参量R2进行对比，并根据对比结果确定所述蛇形机器人各关节向相同方向旋转的角度，其中，R2＞R1，

在第一半径对比结果下，控制所述蛇形机器人各关节向相同方向旋转第一角度值α1；

在第二半径对比结果下，控制所述蛇形机器人各关节向相同方向旋转第二角度值α2；

在第三半径对比结果下，控制所述蛇形机器人各关节向相同方向旋转第三角度值α3；

所述第一半径对比结果为Rm≤R1，所述第二半径对比结果为R1＜Rm＜R2，所述第三半径对比结果为Rm≥R2，α1＜α2＜α3。

4.根据权利要求1所述的用于水下桩基巡检的蛇形机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过上位机控制与头部连杆相邻的中间连杆上设置的推进器推进方向垂直于水面、控制与尾部连杆相邻的中间连杆上设置的推进器推进方向垂直于水面以及控制位于机器人形心处的中间连杆上设置的推进器的推进方向垂直于水面，为所述蛇形机器人提供垂直于水面的升力，并且，通过控制剩余中间连杆上设置的推进器的推进方向调整所述蛇形机器人与所述桩基的距离。

5.根据权利要求4所述的用于水下桩基巡检的蛇形机器人控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过上位机接收测距单元所检测的数据以实时获取所述蛇形机器人各连杆与所述桩基的最小距离，并将所述最小距离与所述上位机中预设的安全距离区间进行对比，根据对比结果控制所述蛇形机器人靠近或远离桩基，其中，

若所述最小距离小于所述安全距离区间的区间下限，则所述上位机判定所述蛇形机器人未处于最佳距离，并控制所述蛇形机器人远离所述桩基；

若所述最小距离大于所述安全距离区间的区间上限，则所述上位机判定所述蛇形机器人未处于最佳距离，并控制所述蛇形机器人靠近所述桩基；

若所述最小距离处于所述安全距离区间内，则所述上位机判定所述蛇形机器人处于最佳距离。