[发明专利]一种游走混合的仿生刀锋腿与全向轮组合的水下作业机器人及其控制方法

摘要

本发明提出一种游走混合的仿生刀锋腿与全向轮组合的水下作业机器人，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，且水下作业机器人的重心位于浮心正下方。采用本发明能够使水下作业机器人能够适应不同类别，不同姿态工作面的作业需求，而且能够适应在不同工作面上的全向机动和越障能力的需求，从而可以为水下作业机器人完成各种水下作业任务提供技术支持。

主权项

1.一种游走混合的仿生刀锋腿与全向轮组合的水下机器人，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、全向轮行走与驱动装置以及升降装置；当水下机器人在非平坦的面上工作时，采用仿生刀锋腿行走与驱动装置；当水下机器人在平坦的面上工作时，采用全向轮行走与驱动装置；通过升降装置实现在水下切换仿生刀锋腿行走与驱动装置和全向轮行走与驱动装置；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时对目标进行定位；所述扩展模块能够实现水下机器人任务；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，根据面的方向，控制四个垂直推进器提供水下机器人在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面上前后以及转向运动。