一种水下作业机器人全向自适应定位系统技术方案

本发明专利技术公开一种水下作业机器人全向自适应定位系统，包括天线和全向自适应转动装置，全向自适应转动装置包括第一转动框架和第二转动框架，第一转动框架和第二转动框架呈垂向交叉布置，第一转动框架设置在第二转动框架的下方，在第一转动框架和第二转动框架之间连接有十字导向座；所述十字导向座包括呈十字交叉布置的两个导向螺柱；所述转动框架包括基座，在基座的两端连接支臂，在支臂的末端设置有圆环，所述导向螺柱的端部置于圆环中，圆环能够相对于导向螺柱转动；在导向螺柱上设置有棘轮，棘轮与传动位移齿条相啮合，传动位移齿条与能够感应其伸缩位移变化的位移传感装置连接。本发明专利技术可实现水下作业机器人的精准定位，提升作业精度。提升作业精度。提升作业精度。

【技术实现步骤摘要】
一种水下作业机器人全向自适应定位系统


[0001]本专利技术涉及一种水下作业机器人，具体地说是涉及一种用于水下作业机器人精准定位的全向自适应水下定位系统。

技术介绍

[0002]目前，河道、管网、污水池等都会面临清淤需求。如化工厂里的污水池，长时间使用后会在池底积累大量的污泥，污泥中化学成分复杂，且含有大量的有机物，需要及时清理。现在多采用清淤机器人来代替人工进行清淤作业，安全性以及工作效率均比较高。
[0003]清淤机器人在进行水下清淤作业时，采用天线进行定位通信，但随着清淤机器人的移动，天线多会在水流的阻挡或扰动下偏离竖直方向，这会导致对清淤机器人的定位不准，进而影响清淤机器人的作业精度。另外，由于化工厂的污水池中，管道众多且错综复杂，如对清淤机器人的定位不准，还会使得清淤机器人与管道之间的磕碰概率增大，对清淤机器人的作业安全性造成影响。

技术实现思路

[0004]基于上述技术问题，本专利技术提出一种水下作业机器人全向自适应定位系统。
[0005]本专利技术所采用的技术解决方案是：
[0006]一种水下作业机器人全向自适应定位系统，包括天线和全向自适应转动装置，天线与全向自适应转动装置连接；
[0007]所述全向自适应转动装置包括第一转动框架和第二转动框架，第一转动框架和第二转动框架呈垂向交叉布置，第一转动框架设置在第二转动框架的下方，在第一转动框架和第二转动框架之间连接有十字导向座；
[0008]所述十字导向座包括第一导向螺柱和第二导向螺柱，第一导向螺柱和第二导向螺柱呈十字交叉布置；
[0009]所述第一转动框架包括第一基座，在第一基座的两端连接第一支臂，在第一支臂的末端设置有第一圆环，所述第一导向螺柱的两端分别置于两个第一圆环中，第一圆环能够相对于第一导向螺柱转动；
[0010]在第一导向螺柱上设置有第一棘轮，第一棘轮与第一传动位移齿条相啮合，第一传动位移齿条与能够感应其伸缩位移变化的第一位移传感装置连接，第一位移传感装置设置在第一转动框架上；
[0011]所述第二转动框架包括第二基座，在第二基座的两端连接第二支臂，在第二支臂的末端设置有第二圆环，所述第二导向螺柱的两端分别置于两个第二圆环中，第二圆环能够相对于第二导向螺柱转动；
[0012]在第二导向螺柱上设置有第二棘轮，第二棘轮与第二传动位移齿条相啮合，第二传动位移齿条与能够感应其伸缩位移变化的第二位移传感装置连接，第二位移传感装置设置在第二转动框架上。
[0013]优选的，所述第一转动框架与水下作业机器人本体固定连接，第二转动框架与天线固定连接。
[0014]优选的，所述第一转动框架和第二转动框架均呈U形，第一基座和第一支臂为一体式结构，第二基座和第二支臂为一体式结构；在第一基座和第二基座上且沿其长度方向均设置有条形孔；
[0015]第一基座固定在底座上，底座与水下作业机器人本体固定连接；第二基座通过连接座与天线连接；所述连接座包括固定块，固定块呈U形，固定块的U形口卡在第二基座的上边缘，在固定块的U形口处设置有锁紧螺栓，锁紧螺栓穿过第二基座上的条形孔；
[0016]在固定块的中心上部设置有连接管，所述天线的端部插入连接管中固定。
[0017]优选的，所述全向自适应转动装置设置多个，且沿天线的长度方向间隔布设。
[0018]优选的，所述天线包括多个天线段体，在上下相邻两个全向自适应转动装置之间连接一个天线段体，该天线段体的顶端与上方的全向自适应转动装置的第一基座连接，天线段体的底端与下方的全向自适应转动装置的第二基座连接；
[0019]位于最下方的全向自适应转动装置的第一基座与水下作业机器人本体固定连接；位于最上方的天线段体的末端设置有具有正浮力的天线蘑菇头。
[0020]优选的，当天线呈竖直布置时，上下相邻的两个全向自适应转动装置的正投影呈交错布置。
[0021]优选的，所述第一位移传感装置和第二位移传感装置采用仅能被动感应第一传动位移齿条或第二传动位移齿条伸缩位移变化的位移传感器，或采用既能被动感应第一传动位移齿条或第二传动位移齿条伸缩位移变化，又能主动控制第一传动位移齿条或第二传动位移齿条伸缩位移变化的感应式位移电机。
[0022]优选的，在第一转动框架和第二转动框架上均设置有用于控制第一棘轮始终与第一传动位移齿条紧密啮合，以及第二棘轮始终与第二传动位移齿条紧密啮合的导向固定座；
[0023]所述导向固定座包括固定端和限位压条，限位压条沿第一传动位移齿条或第二传动位移齿条的长度方向布置，限位压条给予第一传动位移齿条脱离第一棘轮，或第二传动位移齿条脱离第二棘轮的反向约束；相应的，固定端与第一圆环或第二圆环相连接，在固定端与限位压条之间设置有连接片。
[0024]优选的，所述限位压条的截面呈U形，第一传动位移齿条的部分段体或第二传动位移齿条的部分段体卡入限位压条中；所述连接片包括第一连接片和第二连接片，固定端通过第一连接片与限位压条的一端部连接，固定端通过第二连接片与限位压条的另一端部连接。
[0025]优选的，在第一传动位移齿条和第二传动位移齿条的啮合齿上设置有第一泄漏孔，在第一传动位移齿条和第二传动位移齿条的相邻啮合齿之间设置有冗余沉孔；在第一棘轮和第二棘轮的外缘处设置有第二泄漏孔；在限位压条上间隔设置有第三泄漏孔。
[0026]本专利技术的有益技术效果是：
[0027]本专利技术采用全向自适应转动装置跟随天线进行摆动，并通过棘轮和传动位移齿条的配合，将转动角度变换成传动位移齿条的伸缩位移量，继而通过位移传感装置进行感知获取，从而可实现水下作业机器人的精准定位。本专利技术可提高水下作业机器人的作业精度，
并可降低水下作业机器人与管道等的磕碰概率，提升水下作业机器人的安全性。
[0028]本专利技术中的全向自适应转动装置可设置多个，且呈上下交错布置，相邻之间采用天线段体连接，从而可跟随天线进行全向自适应转动，精准感知水下作业机器人运动过程中，天线的偏移方向与偏转角度，进一步提升水下作业机器人的定位精度。
[0029]本专利技术中的位移传感装置可采用仅能被动感应传动位移齿条伸缩位移变化的位移传感器，当然也可采用既能被动感应传动位移齿条伸缩位移变化，又能主动控制传动位移齿条伸缩位移变化的感应式位移电机。当采用感应式位移电机时，可实现天线的主动避障功能，如当机器人在水下作业时，面临管道错综复杂的情形时，可通过感应式位移电机控制传动位移齿条进行主动伸缩位移变化，进而带动转动框架进行相应角度转动，以控制天线进行相应角度倾斜等，实现天线主动避开管道等障碍物，提升了水下作业机器人的安全性。
[0030]本专利技术还通过导向固定座的设置，对传动位移齿条进行限位约束，使得传动位移齿条始终与棘轮进行紧密啮合，提升了传动精度。
[0031]本专利技术还在第一传动位移齿条和第二传动位移齿条的啮合齿上设置有第一泄漏孔，在第一传动位移齿条和第二传动位移齿条的相邻啮合齿之间设置有冗余沉孔；在第一棘轮和第二棘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下作业机器人全向自适应定位系统，其特征在于：包括天线和全向自适应转动装置，天线与全向自适应转动装置连接；所述全向自适应转动装置包括第一转动框架和第二转动框架，第一转动框架和第二转动框架呈垂向交叉布置，第一转动框架设置在第二转动框架的下方，在第一转动框架和第二转动框架之间连接有十字导向座；所述十字导向座包括第一导向螺柱和第二导向螺柱，第一导向螺柱和第二导向螺柱呈十字交叉布置；所述第一转动框架包括第一基座，在第一基座的两端连接第一支臂，在第一支臂的末端设置有第一圆环，所述第一导向螺柱的两端分别置于两个第一圆环中，第一圆环能够相对于第一导向螺柱转动；在第一导向螺柱上设置有第一棘轮，第一棘轮与第一传动位移齿条相啮合，第一传动位移齿条与能够感应其伸缩位移变化的第一位移传感装置连接，第一位移传感装置设置在第一转动框架上；所述第二转动框架包括第二基座，在第二基座的两端连接第二支臂，在第二支臂的末端设置有第二圆环，所述第二导向螺柱的两端分别置于两个第二圆环中，第二圆环能够相对于第二导向螺柱转动；在第二导向螺柱上设置有第二棘轮，第二棘轮与第二传动位移齿条相啮合，第二传动位移齿条与能够感应其伸缩位移变化的第二位移传感装置连接，第二位移传感装置设置在第二转动框架上。2.根据权利要求1所述的一种水下作业机器人全向自适应定位系统，其特征在于：所述第一转动框架与水下作业机器人本体固定连接，第二转动框架与天线固定连接。3.根据权利要求2所述的一种水下作业机器人全向自适应定位系统，其特征在于：所述第一转动框架和第二转动框架均呈U形，第一基座和第一支臂为一体式结构，第二基座和第二支臂为一体式结构；在第一基座和第二基座上且沿其长度方向均设置有条形孔；第一基座固定在底座上，底座与水下作业机器人本体固定连接；第二基座通过连接座与天线连接；所述连接座包括固定块，固定块呈U形，固定块的U形口卡在第二基座的上边缘，在固定块的U形口处设置有锁紧螺栓，锁紧螺栓穿过第二基座上的条形孔；在固定块的中心上部设置有连接管，所述天线的端部插入连接管中固定。4.根据权利要求1所述的一种水下作业机器人全向自适应定位系统，其特征在于：所述全向自适应转动装置设置多个，且沿天线的长度方向间隔布设。5.根据权利要求4所述的一种水下作业机器人全...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亭亭，宋大雷，于涛，孙洪秀，鲍明松，
申请(专利权)人：山东国兴智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：