【技术实现步骤摘要】
一种水波主动适应水上作业机器人及其水波适应方法
[0001]本专利技术属于水上作业机器人
，具体涉及一种具有水波主动适应能力、减小水波对水上作业影响的机器人及其水波适应方法。
技术介绍
[0002]水上作业机器人广泛应用于水域质量、环境监测领域，目前水域数据采集主要是通过水上机器人运行到水域中央区域进行采集。实践表明，数据采集误差主要体现为采集自身误差与采集环境效应误差。采集自身误差产生因素有仪器误差、载体振动等，采集环境效应有水波效应、水流效应等，其中水波效应是对采集精度造成影响的重要环境因素。
[0003]水波对数据采集的影响，主要是指在采集过程中，造成测量载体发生纵向晃动以及竖直升降等位姿改变，使采集器不能保持相对稳定的工作状态，继而造成数据采集的动态误差。介于水波本身的特性，对采集的数据进行滤波来消除水波的影响是件不易的事。故目前规定，为减少水波效应，水上作业机器人不能在有较大风浪环境下工作。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种水波主动适应水上作业机...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水波主动适应水上作业机器人，包括机身本体、机械臂、旋翼组件和浮力组件，其特征在于：所述的机械臂包括舵机一、舵机二、连接件一、连接件二和连接件三；所述舵机一的机座通过连接件一与机身本体固定，连接件二与舵机一的输出轴固定；舵机二的机座通过连接件三与连接件二固定；所述舵机一的输出轴竖直设置，舵机二的输出轴水平设置；所述的浮力组件包括浮筒、球铰和脚踝套筒组件；所述的浮筒包括气垫和固定在气垫上的浮筒架；浮筒架上固定有多个力传感器；所述的球铰包括梁、球头和球壳；所述的球头与浮筒架通过三根梁固定连接，并与球壳构成球面副；所述的梁上固定有孔环；所述的脚踝套筒组件包括套筒、舵机三、舵机架和摇杆；所述的套筒通过球壳架与球壳固定；套筒内固定有三个舵机架，每个舵机架上固定有一个舵机三；每个舵机三的输出轴与一根摇杆一端固定，每根摇杆另一端与一根梁上的孔环通过一根绳索连接；绳索穿过球壳架开设的过孔；所述的机械臂设有阵列排布的四个，每个机械臂中舵机二的输出轴与一个浮力组件的套筒通过连接件四固定；每个浮力组件的球头上设有一个旋翼组件；所述的旋翼组件包括电机、电机架和旋翼；所述的电机架内置在球头中，并与球头固定；所述电机的机座与电机架固定；所述的旋翼与电机的输出轴固定。2.根据权利要求1所述一种水波主动适应水上作业机器人的水波适应方法，其特征在于：该方法具体如下：浮力组件上的力传感器实时检测力的变化，并将检测信号传给控制器，控制器根据各浮力组件上力传感器的检测值，计算得到各浮力组件所受浮力大小；其中，某个浮力组件所受浮力大小为该浮力组件上各力传感器的检测值均值；所有浮力组件所受浮力均小于时，视为无水波经过该水波主动适应水上作业机器人，其中，G0为该水波主动适应水上作业机器人整机的重力，η为误差值，在0.01～0.05之间取值；若某个浮力组件所受浮力大于视为有水波经过该浮力组件，该浮力组件被向上抬升，导致机身本体倾斜，此时，控制器控制与该浮力组件连接的机械臂中舵机二，使该浮力组件外摆并抬高，减小浮力组件排水体积，直到该浮力组件所受浮力小于而某个浮力组件所受浮力小于时，视为水波已经越过该浮力组件，此时，控制器控制与该浮力组件连接的机械臂中舵机二，使该浮力组件内摆并降低；其中，浮力组件外摆或内摆过程中，该浮力组件中各舵机三调整浮筒位姿，使浮筒始终保持竖直状态，浮力组件外摆时，浮筒内摆且与整个浮力组件摆角相等，浮力组件内摆时，浮筒外摆且与整个浮力组件摆角相等；而当某个浮力组件中有两个力传感器的检测值差值超过阈值，且该浮力组件未在抬高或降低过程中，也未处于抬高状态时，控制器控制该浮力组件中各舵机三调整浮筒位姿，使浮筒位于力传感器检测值较大的一侧向上倾斜，位于力传感器检测值较小的一侧向下倾斜，以此使该浮力组件各侧所受浮力大小相等。3.根据权利要求2所述一种水波主动适应水上作业机器人的水波适应方法，其特征在于：机械臂中舵机二的转动角度k计算如下：浮力组件受水波影响过程中浮力变化值ΔF
M
表达式为：ΔF
M
＝ρgΔV
M
＝ρgS
M
Δh
M
式中，ρ为工作环境中水的密度，g为重力加速度，ΔV
M
为浮力组件受水波影响过程中排
水体积的改变量，S
M
为浮筒竖直状态下在水平面上的投影面积大小，Δh
M
为浮筒的高度变化量；由于ΔF
M
通过浮筒上各力传感器在水波影响过程中检测值变化直接计算得到，且S
M
已知，求得Δh
M
；根据三角函数，求解得到机械臂中舵机二的转动角...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡明，赵易达，杨景，吴建国，赵德明，高兴文，王丙旭，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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