一种多足机器人水下全液压驱动方法技术

本发明专利技术涉及一种多足机器人水下全液压驱动方法，所述多足机器人包括底盘，上壳，压力感应装置，控制系统，电池组，柔性油囊，油箱，油泵，油管，电磁阀，油缸，机械足。本发明专利技术适用于两栖机器人，巧妙地利用了航行时浮力的变化，将航行器的浮力变换转换为上升驱动力，从而降低能耗，实现了水下航行器的长时间水下航行。

【技术实现步骤摘要】
一种多足机器人水下全液压驱动方法
本专利技术涉及一种多足机器人水下全液压驱动方法。
技术介绍
海洋强国是我国的一大战略，随着海洋资源的开发，海洋探测技术也飞速发展，其中以多足爬行为主要运动模式的仿生机器蟹展现出了巨大的优势。然而，由于近海平台往往比较分散，间距可达十几甚至几十公里，导致仿生机器蟹作业地点离散，而其自身携带的能量有限，无法支撑仿生机器蟹在作业地点切换过程中爬行所消耗的能量，在切换作业地点时必须借助于母船，增加了作业成本，制约了其在近海平台基座巡检中的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种解决或部分解决上述问题的车道智能控制箱。为达到上述技术方案的效果，本专利技术的技术方案为：一种多足机器人水下液压驱动方法，包括以下步骤:S1、设置多足机器人：多足机器人包括底盘，上壳，压力感应装置，控制系统，电池组，柔性油囊，油箱，油泵，油管，电磁阀，油缸，机械足；压力感应装置安装于底盘的下部；上壳安装于底盘的上部；控制系统与电池组位于上壳与底盘围成的密封舱内；柔性油囊，油箱，电磁阀，油泵位于上壳的上部；机械足有3对，对称铰接于底盘的左右两侧；油缸内安装有推杆，推杆可根据油缸内的油量来驱动机械足的摆动，油缸有18个；每只机械足上均铰接有3个油缸；所有的油缸分别采用油管与油箱相连，每个油管上安装有电磁阀，为第一类电磁阀，第一类电磁阀有18个；柔性油囊采用油管与油箱相连，油管上安装有电磁阀，为第二类电磁阀，第二类电磁阀有1个；S2、沉入水底：在控制系统的控制下，第一类电磁阀关闭，第二类电磁阀打开；电池组将电能传输至油泵，油泵内的电机带动油泵内的叶轮旋转形成负压，将柔性油囊中的油吸入油箱中，随着柔性油囊中的油量减少，柔性油囊体积变小，使得多足机器人的体积变小，多足机器人的排水量减少，水对多足机器人的浮力减小，当浮力小于多足机器人的重力时，多足机器人下沉；直至多足机器人沉入水底，压力感应装置感应到水底面的支撑力，此时在控制系统的控制下，触发电磁阀动作，第一类电磁阀打开，第二类电磁阀关闭；S3、水底行走：控制系统根据设定好的多足机器人的行走方式，控制油泵的启动和停止，同时控制不同的第一类电磁阀的开启和关闭的次序，使得不同的油缸中的油量变化按照设定规律变化；推杆根据其对应的油泵中油量的变化来推动机械足运动，使得多足机器人在水底进行行走；S4、水面游动：多足机器人完成水底行走任务后，控制系统控制第一类电磁阀关闭，第二类电磁阀打开，油泵开启，通过油泵内的叶片旋转使得柔性油囊相对于油箱为负压，油箱中的油被吸入柔性油囊中，随着柔性油囊的油量增多，柔性油囊的体积增大，多足机器人受到的浮力增大，当浮力大于多足机器人所受到的重力时，多组机器人上浮；直至多足机器人的一部分浮出水面你，压力感应装置感应到此时浮力的大小与多足机器人受到的重力相等，触发电磁阀动作，第一类电磁阀开启，第二类电磁阀关闭；根据设定好的多足机器人的游动方式，控制系统控制油泵的启动和停止，同时控制不同的第一类电磁阀的开启和关闭的次序，使得不同的油缸中的油量发生变化，推杆根据其对应的油泵中油量的变化控制机械足的动作，使得各个机械足进行收缩、上抬、伸展、落下的循环动作，多足机器人向前游动；计一个机械足进行收缩、上抬、伸展、落下的动作的总时间为T，当需要改变多足机器人的游动方向时，控制系统通过控制多足机器人左右两侧机械足的运动不对称性来控制方向，方向的改变角度按公式(1)计算：其中公式(1)中，θ代表多足机器人的旋转角度，θ取值为(-180°，180°)的实数，当θ大于0时，多足机器人的头部向右转向；当θ小于0时，多足机器人的头部向左转向；l指多足机器人头部左侧机械足的次序，l＝1，2，3；r指多足机器人头部右侧机械足的次序，r＝1，2，3；Tl为多足机器人左侧所有机械足进行收缩、上抬、伸展、落下的动作的总时间T的平均值，T取正数；Tr为多足机器人右侧所有机械足进行收缩、上抬、伸展、落下的动作的总时间T的平均值，T取正数。本专利技术的有益效果为：巧妙地利用了航行时浮力的变化，将航行器的浮力变换转换为上升驱动力，从而降低能耗，实现了水下航行器的长时间水下航行。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本专利技术的保护范围之内。实施例一(1)设置一种能够在水底进行爬行，又可以切换作业地点在水面上游动的机器人。多足机器人包括底盘，上壳，压力传感器，控制系统，电池组，柔性油囊，油箱，油泵，油管，电磁阀，油缸，机械足；该多足机器人具备紧贴地面运动的能力，可以近距离多方位观察海底平台基座裂纹与腐蚀状态，巡检的准确性有很大提高，且不易受浪和流的影响，实现长时间水下航行。(2)多足机器人在进行海底行走任务时，油泵工作，将外部柔性油囊中的油全部抽入油缸，使多足机器人排水量最小，对地面压力最大；压力传感器感应到多足机器人位于水底面，将信号传输至控制系统，此时控制系统控制各个机械足摆动，模拟蟹类爬行的动作，使得多足机器人前进。(3)控制系统根据设定好的多足机器人的行走方式，控制油泵的开启和关闭，同时控制不同的第一类电磁阀的开启和关闭的次序，使得不同的油缸中的油量变化按照设定规律变化；推杆根据其对应的油泵中油量的变化来推动机械足运动，使得多足机器人在水底进行行走。(4)当多足机器人完成海底行走时，控制系统控制油泵工作，将油缸中的油抽入柔性油囊，使柔性油囊排水量达到最大，机器人上浮，利用了航行时浮力的变化，将航行器的浮力变换转换为上升的驱动力，从而降低能耗，实现了水下航行器的长时间水下航行；同时机器人浮心移动到重心之后，使机器人整体倾斜，尾部一小部分浮到水面之上；各个机械足进行收缩、上抬、伸展、落下的循环动作，使机器人向前游动。当多足机器人进行左转弯时，可通过控制左右两侧机械足的划水速度，使得左侧机械足的平均划水速度小于右侧机械足的平均划水速度，则多足机器人左转，右转时正好相反。通过方便地切换作业地点，使仿生机器蟹与水下滑翔机的结合成为可能，通过柔性油囊的变形实现爬行和滑翔运动模式的切换。相比于传统ROV，以多足爬行为主要运动模式的仿生机器蟹具备紧贴地面运动的能力，可以近距离多方位观察海底平台基座裂纹与腐蚀状态，巡检的准确性有很大提高，且仿生机器蟹机体形状扁平，不易受浪和流的影响。然而由于实际操作的需求，仿生机器蟹的作业地点都比较分散，而仿生机器蟹其自身携带的能量有限，切换作业地点往往要通过母船的帮助，很不方便。本专利技术将水下滑翔机浮力调节与重心调节技术应用于仿生机器蟹，通过变形实现爬行和滑翔运动模式的切换，多足机器人通过液压油改变其受到的浮力实现多足机器人的作业地点切换，使其具备作业范围广，环境适应能力强，运动模式多样的优点，在近海平台基座巡检的过程中既可以通过爬行近距离多方位观测，又可以通过滑翔模式方便的切换作业地点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多足机器人水下全液压驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设置多足机器人：所述多足机器人包括底盘，上壳，压力感应装置，控制系统，电池组，柔性油囊，油箱，油泵，油管，电磁阀，油缸，机械足；所述压力感应装置安装于所述底盘的下部；所述上壳安装于所述底盘的上部；所述控制系统与所述电池组位于所述上壳与所述底盘围成的密封舱内；所述柔性油囊，所述油箱，所述电磁阀，所述油泵位于所述上壳的上部；所述机械足有3对，对称铰接于所述底盘的左右两侧；所述油缸内安装有推杆，所述推杆可根据所述油缸内的油量来驱动所述机械足的摆动，所述油缸有18个；每只所述机械足上均铰接有3个所述油缸；所有的所述油缸分别采用所述油管与所述油箱相连，每个所述油管上安装有所述电磁阀，为第一类电磁阀，所述第一类电磁阀有18个；所述柔性油囊采用所述油管与所述油箱相连，所述油管上安装有所述电磁阀，为第二类电磁阀，所述第二类电磁阀有1个；S2、沉入水底：在所述控制系统的控制下，所述第一类电磁阀关闭，所述第二类电磁阀打开；所述电池组将电能传输至所述油泵，所述油泵内的电机带动所述油泵内的叶轮旋转形成负压，将所述柔性油囊中的油吸入所述油箱中，随着所述柔性油囊中的油量减少，所述柔性油囊体积变小，使得所述多足机器人的体积变小，所述多足机器人的排水量减少，水对所述多足机器人的浮力减小，当浮力小于所述多足机器人的重力时，所述多足机器人下沉；直至所述多足机器人沉入水底，所述压力感应装置感应到水底面的支撑力，此时在所述控制系统的控制下，触发所述电磁阀动作，所述第一类电磁阀打开，所述第二类电磁阀关闭；S3、水底行走：所述控制系统根据设定好的所述多足机器人的行走方式，控制所述油泵的启动和停止，同时控制不同的所述第一类电磁阀的开启和关闭的次序，使得不同的所述油缸中的油量变化按照设定规律变化；所述推杆根据其对应的所述油泵中油量的变化来推动所述机械足运动，使得所述多足机器人在水底进行行走；S4、水面游动：所述多足机器人完成水底行走任务后，所述控制系统控制所述第一类电磁阀关闭，所述第二类电磁阀打开，所述油泵开启，通过所述油泵内的叶片旋转使得所述柔性油囊相对于所述油箱为负压，所述油箱中的油被吸入所述柔性油囊中，随着所述柔性油囊的油量增多，所述柔性油囊的体积增大，所述多足机器人受到的浮力增大，当浮力大于所述多足机器人所受到的重力时，所述多组机器人上浮；直至所述多足机器人的一部分浮出水面你，所述压力感应装置感应到此时浮力的大小与所述多足机器人受到的重力相等，触发所述电磁阀动作，所述第一类电磁阀开启，所述第二类电磁阀关闭；根据设定好的所述多足机器人的游动方式，所述控制系统控制所述油泵的启动和停止，同时控制不同的所述第一类电磁阀的开启和关闭的次序，使得不同的所述油缸中的油量发生变化，所述推杆根据其对应的所述油泵中油量的变化控制机械足的动作，使得各个所述机械足进行收缩、上抬、伸展、落下的循环动作，所述多足机器人向前游动；计一个所述机械足进行收缩、上抬、伸展、落下的动作的总时间为T，当需要改变所述多足机器人的游动方向时，所述控制系统通过控制所述多足机器人左右两侧机械足的运动不对称性来控制方向，方向的改变角度按公式(1)计算：...

【技术特征摘要】
1.一种多足机器人水下全液压驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设置多足机器人：所述多足机器人包括底盘，上壳，压力感应装置，控制系统，电池组，柔性油囊，油箱，油泵，油管，电磁阀，油缸，机械足；所述压力感应装置安装于所述底盘的下部；所述上壳安装于所述底盘的上部；所述控制系统与所述电池组位于所述上壳与所述底盘围成的密封舱内；所述柔性油囊，所述油箱，所述电磁阀，所述油泵位于所述上壳的上部；所述机械足有3对，对称铰接于所述底盘的左右两侧；所述油缸内安装有推杆，所述推杆可根据所述油缸内的油量来驱动所述机械足的摆动，所述油缸有18个；每只所述机械足上均铰接有3个所述油缸；所有的所述油缸分别采用所述油管与所述油箱相连，每个所述油管上安装有所述电磁阀，为第一类电磁阀，所述第一类电磁阀有18个；所述柔性油囊采用所述油管与所述油箱相连，所述油管上安装有所述电磁阀，为第二类电磁阀，所述第二类电磁阀有1个；S2、沉入水底：在所述控制系统的控制下，所述第一类电磁阀关闭，所述第二类电磁阀打开；所述电池组将电能传输至所述油泵，所述油泵内的电机带动所述油泵内的叶轮旋转形成负压，将所述柔性油囊中的油吸入所述油箱中，随着所述柔性油囊中的油量减少，所述柔性油囊体积变小，使得所述多足机器人的体积变小，所述多足机器人的排水量减少，水对所述多足机器人的浮力减小，当浮力小于所述多足机器人的重力时，所述多足机器人下沉；直至所述多足机器人沉入水底，所述压力感应装置感应到水底面的支撑力，此时在所述控制系统的控制下，触发所述电磁阀动作，所述第一类电磁阀打开，所述第二类电磁阀关闭；S3、水底行走：所述控制系统根据设定好的所述多足机器人的行走方式，控制所述油泵的启动和停止，同时控制不同的所述第一类电磁阀的开启和关闭的次序，使得不同的所述油缸中的油量变化按照设定规律变化；所述推杆根据其对应的所述油泵中油量的变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦洪德，刘传奇，朱仲本，王刚，邢森林，余相，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23