一种水下采集机器人的防缠绕采集方法技术

本发明专利技术公开了一种水下采集机器人的防缠绕采集方法，其特征是包括基础组件、驱动组件、抓取组件、以及遥测组件五部分。其中，基础组件包括壳体、收纳筐、密封盖、以及起落架；驱动组件包括六个安装在所述壳体上预定位置处的桨叶隐藏式推进器，以及安装在所述壳体内部、并位于其首尾两端的两个蓄水舱；抓取组件包括伸缩连接在所述起落架一侧的机械臂，以及伸缩连接在所述机械臂一端的机械爪；遥测组件包括固定在所述壳体一侧的图像采集单元，安装在所述壳体内部的控制电路，以及与所述图像采集单元之间无线电连接的用户终端。本发明专利技术在拥有充沛动力的同时不会被水草等海底植物缠绕，运行可靠。

An anti winding acquisition method of underwater acquisition robot

【技术实现步骤摘要】
一种水下采集机器人的防缠绕采集方法本专利为分案申请，原申请的信息如下，名称：一种水下采集机器人的防缠绕采集方法，申请号：201910252759，申请日：2019-03-29。
本专利技术涉及一种水下探测器，具体涉及一种水下采集机器人的防缠绕采集方法。
技术介绍
水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。潜水器通常依靠蓄水舱排蓄水改变自身重量，从而完成上浮和下沉动作，当需要前进时，利用多个螺旋桨的配合提供驱动力。由于海底环境复杂，常有水草等各种植物生长，这类植物通常呈带状，当潜水器进入此区域后极易被水草等植物缠绕，最终导致桨叶输出动力不足，严重时造成桨叶停转。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种水下采集机器人的防缠绕采集方法，解决了现有技术存在的上述问题。技术方案：一种水下采集机器人，包括基础组件、驱动组件、抓取组件、以及遥测组件五部分。其中，基础组件，包括壳体，固定在所述壳体上的收纳筐，转动连接在所述收纳筐上的密封盖，以及固定在所述壳体下端的起落架；驱动组件，包括六个安装在所述壳体上预定位置处的桨叶隐藏式推进器，以及安装在所述壳体内部、并位于其首尾两端的两个蓄水舱，所述蓄水舱与壳体外连通；抓取组件，包括伸缩连接在所述起落架一侧的机械臂，以及伸缩连接在所述机械臂一端的机械爪；遥测组件，包括固定在所述壳体一侧的图像采集单元，安装在所述壳体内部的控制电路，以及与所述图像采集单元之间无线电连接的用户终端。在进一步的实施例中，位于所述壳体四角的桨叶隐藏式推进器垂直于水平面安装，位于所述壳体一端两侧的桨叶隐藏式推进器为角度可调式安装，调节角度通过步进电机控制，调节范围为以水平线为基准线正负45度；垂直于水平面安装的四个桨叶隐藏式推进器用于快速推进该水下机器人，角度可调式安装的两个桨叶隐藏式推进器通过调整角度实现该水下机器人前进、后退、转弯等动作。在进一步的实施例中，所述桨叶隐藏式推进器包括一个动力发生器和一个焊接在所述动力发生器上的风道形成器；所述动力发生器与所述壳体贯通连接，所述动力发生器包括筒体，固定在所述筒体内部的驱动电机，以及与所述驱动电机的输出轴连接的桨叶，所述筒体的底部镂空；所述风道形成器包括两段相互接错焊接在所述筒体上的第一风道部和第二风道部，所述第一风道部和第二风道部之间留有预定间隙，所述第一风道部和第二风道部的截面呈U形，即一端闭合、一端开口；空气从动力发生器内形成后经过风道形成器，气流最终从预定间隙内喷射出，并夹带着周边的空气一起向前形成负压，最终形成能够推动水下机器人前进的推力。在进一步的实施例中，所述机械臂包括固定在所述起落架上的第一电动推杆，固定在所述第一电动推杆一端的连接座，与所述连接座转动连接的第一关节，与所述第一关节转动连接的第二关节，以及与所述第二关节转动连接的第二电动推杆；该机械臂拥有三个活动关节，并配合电动推杆，能够采集周边的物质。在进一步的实施例中，所述连接座与第一关节之间、第一关节与第二关节之间通过谐波减速机联动，所述第二关节和第二电动推杆之间通过伺服电机输出动力；谐波传动减速器是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动；谐波减速机减速比高、转矩大、噪音小。在进一步的实施例中，所述谐波减速机包括一个带有内齿圈的刚轮，嵌入设置在所述刚轮内、且带有外齿圈的柔轮，以及一个与所述柔轮内壁压紧贴合的波发生器；所述波发生器包括一根杆状部件，所述杆状部件的两端分别设有滚动轴承；所述柔轮可产生预定范围内的弹性形变。在进一步的实施例中，所述图像采集单元包括一对摄像头、一对照明灯、以及一对距离传感器，所述摄像头仿照人眼的位置关系设置，所述照明灯设置在所述摄像头两侧，所述距离传感器以预定距离设置在所述摄像头上方；摄像头用于采集周边图像数据，照明灯用于深海照明，距离传感器用于感应前方障碍物的距离并做出主动避让。在进一步的实施例中，所述用户终端包括预装有预定操作系统的便携式移动设备，包括但不局限于平板电脑、手机、智能手表；所述便携式移动设备与图像采集单元之间通过无线电接收数据并发送指令；操作人员无需特定的监视设备，只需使用安装有预定应用程序的便携式移动设备即可与该水下机器人建立无线电通讯，可以实时读取画面并可远程控制该水下机器人做出相应动作。一种水下采集机器人的防缠绕采集方法，其特征在于包括以下步骤：第一步、打开蓄水舱，往蓄水舱内注水，此时采集机器人因重力持续增大开始下沉；第二步、当采集机器人下沉至海底后，抓取组件开始工作；第三步、第一电动推杆控制机械臂整体伸出和缩回，机械臂上的多个关节和第二电动推杆之间相互配合，控制机械爪达到所需位置，对海底样本进行采集；第四步、采集到的样本通过机械臂和机械爪的协同工作放入收纳筐中，并通过密封盖盖紧；第五步、蓄水舱利用压力向外排水，此时采集机器人重量减小，开始上浮；第六步、桨叶隐藏式推进器工作，通过动力发生器和风道形成器之间配合工作，其中四个垂直于水平面安装的桨叶隐藏式推进器用于控制采集机器人上浮速度，两个角度可调式安装的桨叶隐藏式推进器用于控制采集机器人前进与转向；第七步、图像采集单元实时收集图像数据，并通过无线电传输信号至用户终端；第八步、用户终端发送控制指令、并通过无线电传输至控制电路，控制电路驱动采集机器人做出动作。有益效果：本专利技术涉及一种水下采集机器人，通过蓄水舱和桨叶隐藏式推进器相结合，使得该机器人运行灵活；尤其是桨叶隐藏式推进器，由于桨叶隐藏在动力发生器内，并通过风道设计与空气力学设计，经过实验数据证实该桨叶形成的动力能够放大15倍，该水下采集机器人在拥有充沛动力的同时不会被水草等海底植物缠绕，运行可靠；此外，通过设计遥测组件，使得该水下机器人能够实时传送水下数据，并可通过用户终端控制；在进一步的实施例中，遥测组件还包括一对距离传感器，能够自动对前方障碍物进行主动避让。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术中桨叶隐藏式推进器的剖切视图。图3为本专利技术中机械臂的结构示意图。图4为本专利技术中谐波减速机的拆解示意图。图5为本专利技术谐波减速机的工作过程图。图6为本专利技术中图像采集单元的原理框图。图中各附图标记为：收纳筐1、桨叶隐藏式推进器2、筒体201、桨叶202、驱动电机203、第一风道部204、第二风道部205、间隙206、起落架3、第一电动推杆4、机械臂5、连接座501、第一关节502、第二关节503、谐波减速机504、波发生器504a、柔轮504b、刚轮504c、滚动轴承504d、薄壁齿轮504e、第二电动推杆6、机械爪7、密封盖8、距离传感器9、照明灯10、摄像头11。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下采集机器人的防缠绕采集方法，其特征是，/n基于以下结构：/n基础组件，包括壳体，固定在所述壳体上的收纳筐，转动连接在所述收纳筐上的密封盖，以及固定在所述壳体下端的起落架；/n驱动组件，包括六个安装在所述壳体上预定位置处的桨叶隐藏式推进器，以及安装在所述壳体内部、并位于其首尾两端的两个蓄水舱，所述蓄水舱与壳体外连通；位于所述壳体四角的桨叶隐藏式推进器垂直于水平面安装，位于所述壳体一端两侧的桨叶隐藏式推进器为角度可调式安装，调节角度通过步进电机控制，调节范围为以水平线为基准线正负45度；/n抓取组件，包括伸缩连接在所述起落架一侧的机械臂，以及伸缩连接在所述机械臂一端的机械爪；所述机械臂包括固定在所述起落架上的第一电动推杆，固定在所述第一电动推杆一端的连接座，与所述连接座转动连接的第一关节，与所述第一关节转动连接的第二关节，以及与所述第二关节转动连接的第二电动推杆；所述连接座与第一关节之间、第一关节与第二关节之间通过谐波减速机联动，所述第二关节和第二电动推杆之间通过伺服电机输出动力；/n遥测组件，包括固定在所述壳体一侧的图像采集单元，安装在所述壳体内部的控制电路，以及与所述图像采集单元之间无线电连接的用户终端；所述控制电路包括OV7620摄像头芯片、FPGA现场可编程门阵列、SH-4处理器、以及串口，所述OV7620摄像头芯片与FPGA现场可编程门阵列之间建立通道用于传输数据，所述FPGA现场可编程门阵列与所述SH-4处理器串联，所述串口与所述SH-4处理器电性连接，所述SH-4处理器同时对OV7620摄像头芯片发送指令，所述FPGA现场可编程门阵列内封装有两个RAM；/n所述桨叶隐藏式推进器包括一个动力发生器和一个焊接在所述动力发生器上的风道形成器；所述动力发生器与所述壳体贯通连接，所述动力发生器包括筒体，固定在所述筒体内部的驱动电机，以及与所述驱动电机的输出轴连接的桨叶，所述筒体的底部镂空；所述风道形成器包括两段相互接错焊接在所述筒体上的第一风道部和第二风道部，所述第一风道部和第二风道部之间留有预定间隙，所述第一风道部和第二风道部的截面呈U形，即一端闭合、一端开口；/n所述谐波减速机包括一个带有内齿圈的刚轮，嵌入设置在所述刚轮内、且带有外齿圈的柔轮，以及一个与所述柔轮内壁压紧贴合的波发生器；所述波发生器包括一根杆状部件，所述杆状部件的两端分别设有滚动轴承；所述柔轮可产生预定范围内的弹性形变；/n所述图像采集单元包括一对摄像头、一对照明灯、以及一对距离传感器，所述摄像头仿照人眼的位置关系设置，所述照明灯设置在所述摄像头两侧，所述距离传感器以预定距离设置在所述摄像头上方；/n包括以下步骤：/nS1、打开蓄水舱，往蓄水舱内注水，此时采集机器人因重力持续增大开始下沉；/nS2、当采集机器人下沉至海底后，抓取组件开始工作；/nS3、第一电动推杆控制机械臂整体伸出和缩回，机械臂上的多个关节和第二电动推杆之间相互配合，控制机械爪达到所需位置，对海底样本进行采集；/nS4、采集到的样本通过机械臂和机械爪的协同工作放入收纳筐中，并通过密封盖盖紧；/nS5、蓄水舱利用压力向外排水，此时采集机器人重量减小，开始上浮；/nS6、桨叶隐藏式推进器工作，通过动力发生器和风道形成器之间配合工作，其中四个垂直于水平面安装的桨叶隐藏式推进器用于控制采集机器人上浮速度，两个角度可调式安装的桨叶隐藏式推进器用于控制采集机器人前进与转向；其中调节角度通过步进电机控制，调节范围为以水平线为基准线正负45度，通过分别控制两侧的桨叶隐藏式推进器，制造出合力方向为任意方向的推力，从而控制该水下机器人转向；/nS7、图像采集单元实时收集图像数据，并通过无线电传输信号至用户终端；水下机器人移动至接近摄像头，向图像采集部分发送触发脉冲，随后图像采集部分按照事先设定的程序分别向摄像头和照明等发送触发脉冲；图像采集部分接收摄像头数据并将视频信号由模拟信号转变为数字信号，最终通过无线电将该数字信号发送至用户终端；SH-4处理器用于对图像数据进行处理、分析、识别、纠正；/nS8、用户终端发送控制指令、并通过无线电传输至控制电路，控制电路驱动采集机器人做出动作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种水下采集机器人的防缠绕采集方法，其特征是，
基于以下结构：
基础组件，包括壳体，固定在所述壳体上的收纳筐，转动连接在所述收纳筐上的密封盖，以及固定在所述壳体下端的起落架；
驱动组件，包括六个安装在所述壳体上预定位置处的桨叶隐藏式推进器，以及安装在所述壳体内部、并位于其首尾两端的两个蓄水舱，所述蓄水舱与壳体外连通；位于所述壳体四角的桨叶隐藏式推进器垂直于水平面安装，位于所述壳体一端两侧的桨叶隐藏式推进器为角度可调式安装，调节角度通过步进电机控制，调节范围为以水平线为基准线正负45度；
抓取组件，包括伸缩连接在所述起落架一侧的机械臂，以及伸缩连接在所述机械臂一端的机械爪；所述机械臂包括固定在所述起落架上的第一电动推杆，固定在所述第一电动推杆一端的连接座，与所述连接座转动连接的第一关节，与所述第一关节转动连接的第二关节，以及与所述第二关节转动连接的第二电动推杆；所述连接座与第一关节之间、第一关节与第二关节之间通过谐波减速机联动，所述第二关节和第二电动推杆之间通过伺服电机输出动力；
遥测组件，包括固定在所述壳体一侧的图像采集单元，安装在所述壳体内部的控制电路，以及与所述图像采集单元之间无线电连接的用户终端；所述控制电路包括OV7620摄像头芯片、FPGA现场可编程门阵列、SH-4处理器、以及串口，所述OV7620摄像头芯片与FPGA现场可编程门阵列之间建立通道用于传输数据，所述FPGA现场可编程门阵列与所述SH-4处理器串联，所述串口与所述SH-4处理器电性连接，所述SH-4处理器同时对OV7620摄像头芯片发送指令，所述FPGA现场可编程门阵列内封装有两个RAM；
所述桨叶隐藏式推进器包括一个动力发生器和一个焊接在所述动力发生器上的风道形成器；所述动力发生器与所述壳体贯通连接，所述动力发生器包括筒体，固定在所述筒体内部的驱动电机，以及与所述驱动电机的输出轴连接的桨叶，所述筒体的底部镂空；所述风道形成器包括两段相互接错焊接在所述筒体上的第一风道部和第二风道部，所述第一风道部和第二风道部之间留有预定间隙，所述第一风道部和第二风道部的截面呈U形，即一端闭合、一端开口；
所述谐波减速机包括一个带有内齿圈的刚轮，嵌入设置在所述刚轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕若，
申请(专利权)人：南京涵铭置智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32