[发明专利]一种三体流线型自主作业水下机器人平台

摘要

本发明提供一种三体流线型自主作业水下机器人平台，涉及一种水下机器人平台，属于水下机器人领域，包括框架、流线型外壳、电池仓、控制仓、推进系统、运动感知系统、水下视觉感知系统和两个机械手，流线型外壳覆盖在框架上，电池仓安装在流线型外壳的底部，控制仓设置在框架内，所述水下视觉系统和所述运动感知系统均安装在所述流线型外壳的前端，所述推进系统安装在流线型外壳上，两个所述机械手安装在框架上。本发明是能够在非结构化环境中通过水下机器人和机械手的协调运动实现对目标的自主、稳定和高精度作业的平台。

主权项

1.一种三体流线型自主作业水下机器人平台，其特征在于：包括框架(1)、流线型外壳(3)、电池仓(10)、控制仓(11)、推进系统、运动感知系统、水下视觉感知系统和两个机械手(9)，所述流线型外壳(3)覆盖在框架(1)上，电池仓(10)有两个且对称安装在流线型外壳(3)的底部，控制仓(11)设置在框架(1)内，所述水下视觉系统和所述运动感知系统均安装在所述流线型外壳(3)的前端，所述推进系统安装在流线型外壳(3)上，两个机械手(9)安装在框架(1)上；所述推进系统包括两个主推进螺旋桨(12)、一个侧推进螺旋桨(7)和四个垂直推进螺旋桨(8)，两个主推进螺旋桨(12)对称安装在流线型外壳(3)的后端，远距离航行时主要使用艉部的两个主推进螺旋桨，作业时自主作业水下机器人平台切换为弱机动的协调作业位姿控制模式；侧推进螺旋桨(7)安装在流线型外壳(3)前端的下表面，流线型外壳(3)前端的下表面和后端的下表面分别各对称设有两个垂直推进螺旋桨(8)；所述流线型外壳(3)的上表面设置有吊点(2)，通过垂直推进螺旋桨8、主推进螺旋桨12和侧推进螺旋桨7实现空间六个自由度的位姿控制，实现机器人和机械手的协调运动；所述水下视觉感知系统包括安装在框架(1)内的前端双目视觉系统(4)和单目彩色水下摄像机(6)、安装在流线型外壳(3)的下表面的水下照明灯(13)，双目视觉系统(4)在自主作业过程中实现作业目标的立体视觉测距，单目彩色水下摄像机(6)用于自主航行时识别作业目标；所述运动感知系统包括设置在控制仓内的磁罗经和深度计、设置在框架内前端的声学多普勒仪(5)；每个机械手包括依次连接机械手肩部(14)、机械手臂部(15)、机械手肘部(16)、机械手前臂(17)、机械手的腕部(19)、机械手的手爪(18)，机械手肩部(14)通过水密接插件(20)与框架(1)连接；机械手肩部(14)包括俯仰关节和摆动关节，机械手肘部(16)包括俯仰关节，机械手的腕部(19)包括摆动关节，各个所述关节为封闭式结构，所述封闭式结构由关节端盖(21)、密封圈(22)、编码器(23)、电机减速器一体机(24)、关节密封外壳(25)、旋转泛塞封(26)、关节主轴(27)、弹簧卡圈(28)、泛塞封套(29)、主轴轴承(30)和主轴连接器(31)组成，电机减速器一体机(24)安装在关节密封外壳(25)内，编码器(23)设在电机减速器一体机(24)的上端，关节主轴(27)与电机减速器一体机(24)的转动轴连接，主轴轴承(30)固定在关节主轴(27)与关节密封外壳(25)之间，泛塞封套(29)紧固在关节密封外壳(25)上，旋转泛塞封(26)固定在关节主轴(27)与泛塞封套(29)之间组成动密封，主轴连接器(31)通过键连接与弹簧卡圈(28)固定在关节主轴(27)上，密封圈(22)固定在关节密封外壳(25)和关节端盖(21)之间组成静密封；机械手的手爪(18)包括法兰(32)、手掌(33)、手爪轴承(34)、手爪主轴(35)、手爪基座(36)、大伞齿轮(37)、小伞齿轮(38)、锁紧螺母(39)和手爪锁紧基座(40)，小伞齿轮(38)通过电机轴与电机减速器一体机(24)的转动轴连接，小伞齿轮(28)与大伞齿轮(27)啮合，手爪主轴(35)的一端固定在手爪基座(36)上，手爪主轴(35)的另一端固定在手爪锁紧基座(40)上，手掌(33)固定在大伞齿轮(27)上，手掌(33)和大伞齿轮(27)通过手爪轴承(34)安装在手爪主轴(35)上，锁紧螺母(39)用于调节手爪主轴(35)与手爪锁紧基座(40)之间的间隙。