机器人系统技术方案

本发明专利技术提供了一种机器人系统，水下机器人(600)与控制终端(700)；所述水下机器人(600)包含框架构件(400)、传感器、推进器模组(610)以及电子舱模组(630)；传感器、推进器模组(610)以及电子舱模组(630)均安装在框架构件(400)上；电子舱模组(630)包含水下控制器，控制终端(700)与水下控制器所包含的通信模块相连；水下控制器包含卡尔曼滤波器与模糊控制器，传感器、卡尔曼滤波器、模糊控制器、推进器模组(610)依次相连。本发明专利技术采用模组化设计，开发新产品时，只需更换特定的某一个或多个模组，可以缩短研发周期，提高产品使用的可靠性，方便后期的维护与零件更换。

【技术实现步骤摘要】
机器人系统
本专利技术涉及机器人领域、水下探索领域，具体地，涉及一种机器人系统。
技术介绍
深海区是指水深在2000～10000米左右的海域。在深海中海水特别冷，而且没有一丝阳光。深海区域环境非常恶劣，水温低，压力大。但是深海中有许多待开发资源与考察对象，而且还有许多待打捞物品。因此，亟待一种能够适应深海高压、黑暗环境的水下机器人，同时需要能够实现精确定位定向，快速响应控制指令以及操作工具的高效更换，以适应高精度、多种类的水下作业需求。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种机器人系统。根据本专利技术提供的机器人系统，水下机器人与控制终端；所述水下机器人包含框架构件、传感器、推进器模组以及电子舱模组；传感器、推进器模组以及电子舱模组均安装在框架构件上；电子舱模组包含水下控制器，控制终端与水下控制器所包含的通信模块相连；水下控制器包含卡尔曼滤波器与模糊控制器，传感器、卡尔曼滤波器、模糊控制器、推进器模组依次相连。优选地，所述水下控制器还包含以下模块：控制信号获取模块：获取来自控制终端的控制指令；检测信号获取模块：获取来自传感器的监测数据；数据处理模块：对监测数据进行卡尔曼滤波，获得滤波数据；执行指令生成模块：根据滤波数据、控制指令以及设定的模糊规则，生成执行机构动作指令。优选地，所述推进器模组包含水平推进器与垂直推进器这两种水下推进器；执行机构动作指令包含垂直推进器动作指令和/或水平推进器动作指令。优选地，所述控制指令包含以下任一个或任多个内容：定深模式控制指令、定向模式控制指令、定姿态控制指令；所述控制信号获取模块包含以下任一个或任多个模块：--定深模式指令获取模块：获取来自控制终端的定深模式控制指令；当获取定深模式控制指令时，检测信号获取模块中获取来自深度传感器与惯性传感器的监测数据，执行指令生成模块中，生成垂直推进器动作指令；--定向模式指令获取模块：获取来自控制终端的定向模式控制指令；当获取定向模式控制指令时，检测信号获取模块中获取来自惯性传感器的监测数据，执行指令生成模块中，生成水平推进器动作指令；--定姿态模式指令获取模块：获取来自控制终端的定姿态模式控制指令；当获取定姿态控制指令时，检测信号获取模块中获取来自惯性传感器的监测数据，执行指令生成模块中，生成水平推进器动作指令与垂直推进器动作指令。优选地，所述模糊规则满足：h＝f(ΔH),(a≤ΔH＜b)式中：h为执行机构动作指令对应的状态参数调整值；ΔH为控制指令对应的状态参数目标值与滤波数据对应的状态参数实际值的差值；f(ΔH)为关于ΔH的模糊计算函数；a、b为设定阈值；所述状态参数包含以下任一个或任多个参数：深度值、俯仰角、翻滚角、偏航角。优选地，所述水下控制器还包含以下任一个或任多个模块：--阈值自调整模块：根据评价指标，调整a和/或b；--模糊函数自调整模块：根据评价指标，调整f(ΔH)；所述评价指标包含以下任一项或任多项内容：--执行机构动作指令生成后的设定时间段内，所有滤波数据对应的状态参数实际值的平均值与执行机构动作指令对应的状态参数调整值的差值；--执行机构动作指令生成后的设定时间段内，所有滤波数据对应的状态参数实际值的方差；--执行机构动作指令生成后，滤波数据对应的状态参数实际值稳定在执行机构动作指令对应的状态参数调整值设定范围内所需的时间。优选地，还包含云服务器，控制终端与云服务器相连；所述云服务器包含以下模块：云端数据收集模块：获取来自多个控制终端的自调整数据，所述自调整数据包含以下任一个或任多个内容：a、b、f(ΔH)；预设值生成模块：计算多个自调整数据的众数或平均值，将所述众数或平均值作为预设值；报警模块：当来自控制终端的自调整数据位于预设值的设定范围之外时，生成报警信号。优选地，通信模块通过设置的脐带缆连接到控制终端上；脐带缆包含线缆防护套，线缆防护套内部形成走线空间；所述线缆防护套包含沿径向从外到内设置的聚乙烯外护套、双面覆塑钢带层；走线空间中设置有以下任一个或任多个结构：电源线、光纤、填充绳、金属加强件。优选地，电子舱模组还包含耐压控制舱，所述水下控制器安装在耐压控制舱中；框架构件上还设置有电池模组，所述电池模组包含耐压电池舱与电池，所述电池安装在耐压电池舱中；所述耐压控制舱和/或耐压电池舱中填充满等压液体；耐压控制舱和/或耐压电池舱为钛合金结构。优选地，水下机器人还包含浮力件模组与功能件模组；浮力件模组安装在框架构件上；所述功能件模组包含以下任一个或任多个结构：摄像头、探照灯、机械手、金属探测器、声呐；以下任一个部件或全部部件为蓝宝石玻璃结构：摄像头的镜头、探照灯的灯罩。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术采用模组化设计，开发新产品时，只需更换特定的某一个或多个模组，可以缩短研发周期，提高产品使用的可靠性，方便后期的维护与零件更换。2、采用的钛合金耐压结构具有极大的耐压与抗腐蚀性，探照灯、摄像头以及蓝宝石玻璃的设置，使得本专利技术能够在无光黑暗环境下也可以正常工作。3、本专利技术采用了零浮力光电复合的脐带缆，同时解决电力、信号传输以及线缆重力浮力影响的问题；采用的光纤通讯不受磁场，强电，和雷电等一些因素影响，而且具有容量大，衰减小，扩容便捷等众多优点。4、通过模糊算法，可以在一定范围内减小整个系统的超调量，进而可以有效提高整个系统的反应速度以及控制精度。5、水下机器人上的模糊控制器既能够根据自身实际调节效果对模糊算法进行自适应调整，还能够接收来自云端的预设值对模糊算法进行预设，极大提高了控制的精准度。6、模糊算法中的某一参数偏离常规值较多时，能够产生报警信号，提醒使用者传感器或模糊控制器可能存在缺陷，需要及时进行修复。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为实施例中水下机器人立体图；图2为本专利技术提供的机器人系统整体结构框图。图3为脐带缆横截面示意图；图4为水下机器人上信号采集、模糊计算及调节流程图；图5为包含云服务器的机器人系统结构框图。图中示出：具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图2所示，本专利技术提供的机器人系统，其特征在于，水下机器人600与控制终端700；所述水下机器人600包含框架构件400、传感器、推进器模组610以及电子舱模组630；传感器、推进器模组610以及电子舱模组630均安装在框架构件400上；电子舱模组630包含水下控制器，控制终端700与水下控制器所包含的通信模块相连；水下控制器包含卡尔曼滤波器与模糊控制器，传感器、卡尔曼滤波器、模糊控制器、推进器模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人系统，其特征在于，水下机器人(600)与控制终端(700)；所述水下机器人(600)包含框架构件(400)、传感器、推进器模组(610)以及电子舱模组(630)；传感器、推进器模组(610)以及电子舱模组(630)均安装在框架构件(400)上；电子舱模组(630)包含水下控制器，控制终端(700)与水下控制器所包含的通信模块相连；水下控制器包含卡尔曼滤波器与模糊控制器，传感器、卡尔曼滤波器、模糊控制器、推进器模组(610)依次相连。

【技术特征摘要】
1.一种机器人系统，其特征在于，水下机器人(600)与控制终端(700)；所述水下机器人(600)包含框架构件(400)、传感器、推进器模组(610)以及电子舱模组(630)；传感器、推进器模组(610)以及电子舱模组(630)均安装在框架构件(400)上；电子舱模组(630)包含水下控制器，控制终端(700)与水下控制器所包含的通信模块相连；水下控制器包含卡尔曼滤波器与模糊控制器，传感器、卡尔曼滤波器、模糊控制器、推进器模组(610)依次相连。2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述水下控制器还包含以下模块：控制信号获取模块：获取来自控制终端(700)的控制指令；检测信号获取模块：获取来自传感器的监测数据；数据处理模块：对监测数据进行卡尔曼滤波，获得滤波数据；执行指令生成模块：根据滤波数据、控制指令以及设定的模糊规则，生成执行机构动作指令。3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述推进器模组(610)包含水平推进器与垂直推进器这两种水下推进器；执行机构动作指令包含垂直推进器动作指令和/或水平推进器动作指令。4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，所述控制指令包含以下任一个或任多个内容：定深模式控制指令、定向模式控制指令、定姿态控制指令；所述控制信号获取模块包含以下任一个或任多个模块：--定深模式指令获取模块：获取来自控制终端(700)的定深模式控制指令；当获取定深模式控制指令时，检测信号获取模块中获取来自深度传感器与惯性传感器的监测数据，执行指令生成模块中，生成垂直推进器动作指令；--定向模式指令获取模块：获取来自控制终端(700)的定向模式控制指令；当获取定向模式控制指令时，检测信号获取模块中获取来自惯性传感器的监测数据，执行指令生成模块中，生成水平推进器动作指令；--定姿态模式指令获取模块：获取来自控制终端(700)的定姿态模式控制指令；当获取定姿态控制指令时，检测信号获取模块中获取来自惯性传感器的监测数据，执行指令生成模块中，生成水平推进器动作指令与垂直推进器动作指令。5.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述模糊规则满足：h＝f(ΔH)，(a≤ΔH＜b)式中：h为执行机构动作指令对应的状态参数调整值；ΔH为控制指令对应的状态参数目标值与滤波数据对应的状态参数实际值的差值；f(ΔH)为关于ΔH的模糊计算函数；a、b为设定阈值；所述状态参数包含以下任一个或任多个参数：深度值、俯仰角、翻滚角、偏航角。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：金莉萍，车利超，付斌，
申请(专利权)人：上海查派机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31