【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶，具体地涉及一种用于无人艇的智能机械臂系统。
技术介绍
1、随着时代的发展，人类在水面的活动，包括工程施工、水上运动、水面漂浮物的清理等越来越多，这就导致很多水上作业任务的需求。现在通常采用人工驾驶船舶到对应水域执行相应的作业任务，但是这种方式需要体积较大的船舶，并且出动的频率和响应速度都不够高效，同时作业成本很高。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出一种用于无人艇的智能机械臂系统及无人艇，能够实现智能地识别目标物体的信息并且实时补偿目标物体及机械臂的姿态变化，同时满足人工遥控操作和自主操作模式，使得能够智能化、准确、快速、可靠地执行任务。
2、第一方面，本专利技术公开了一种用于无人艇的智能机械臂系统，包括机械臂、控制装置，控制装置包括目标物体信息获取装置，目标物体信息获取装置用于获得目标物体的信息，控制装置能够基于目标物体的信息输出控制量来控制机械臂操纵目标物体；其中，目标物体信息获取装置包括双目视觉单元和rgb-d视觉单元；双目视觉单元包括第一相机和第二相机，双目视觉单元用于获取位于第一距离的目标物体的第一信息，第一信息包括目标物体的类型、距离、方位；rgb-d视觉单元用于获取位于第二距离的目标物体的第二信息，第二信息包括目标物体的姿态，第一距离大于第二距离。
3、在一些实施方式中，控制装置还包括目标物体信息处理模块，目标物体信息处理模块包括二维视觉分析器和三维视觉分析器；其中，二维视觉分析器包括目标物体识别模型，目标
4、在一些实施方式中，控制装置还包括姿态补偿模块，姿态补偿模块包括加速度传感器和陀螺仪，其中，加速度传感器用于获取机械臂在横向、纵向和垂向方向上的加速度数据，陀螺仪用于获取机械臂在围绕横向、纵向和垂向方向上的角度数据，控制装置基于机械臂的加速度数据和角度数据，控制机械臂以补偿机械臂的姿态变化。
5、在一些实施方式中，姿态补偿模块用于对加速度传感器获取的机械臂在横向、纵向和垂向方向上的加速度数据进行滤波处理和积分处理，得到机械臂在横向、纵向和垂向方向上的速度以及位移量，并分别利用纵向速度与自陀螺仪获取的纵摇速度的差值，和/或，利用横向速度与自陀螺仪获取的横摇速度的差值，对所述滤波处理和积分处理进行修正。
6、在一些实施方式中，控制装置基于目标物体信息处理模块获取的目标物体的距离、方位、姿态，以及姿态补偿模块获取的机械臂的加速度数据和角度数据，得到补偿目标物体的姿态变化和机械臂的姿态变化的补偿量，机械臂接收控制量和补偿量。
7、在一些实施方式中，控制装置包括机械臂运动学模型，机械臂包括多个关节，机械臂运动学模型接收目标物体的距离、方位、姿态数据以及姿态补偿模块获取的机械臂的加速度数据和角度数据，输出多个关节中每个关节对应的运动量。
8、在一些实施方式中，智能机械臂系统还包括加热装置，加热装置包括温度传感器、热风机及热风导管，其中，温度传感器安装在机械臂上用于获取机械臂的环境温度，热风机经由热风导管与机械臂相连。
9、在一些实施方式中，机械臂包括机械爪和机械爪壳体，机械爪包括爪体和执行部件，执行部件位于机械爪壳体中，机械爪壳体具有热风进口和热风出口，热风进口与热风导管连接，热风出口与爪体相对设置。
10、在一些实施方式中，温度传感器、热风机与控制装置相连，控制装置接收温度传感器的数据，并基于温度传感器的数据控制热风机的开启或停止，和/或热风机的输出功率。
11、第二方面，本专利技术公开了一种无人艇，包括如第一方面所述的智能机械臂系统，机械臂安装于无人艇的艇体。
12、在一些实施方式中，姿态补偿模块包括四个加速度传感器和一个陀螺仪，四个加速度传感器间隔地安装于无人艇的四个角，陀螺仪安装于无人艇的艇体中部。
13、实施本专利技术，具有如下有益效果：通过本专利技术的智能机械臂系统、无人艇，通过双目视觉单元和rgb-d视觉单元的相互配合，能够准确获知目标物体的类型、距离、方位、姿态等信息，使得无人艇能够准确航行至指定位置；在机械臂系统操纵目标物体时，通过实时智能姿态补偿控制，对无人艇的姿态变化及目标物体的姿态变化进行补偿，从而能够使得机械臂准确操纵目标物体，达到智能化、准确、高效地执行操作作业的效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于无人艇的智能机械臂系统，包括机械臂、控制装置，控制装置包括目标物体信息获取装置，目标物体信息获取装置用于获得目标物体的信息，控制装置能够基于目标物体的信息输出控制量来控制机械臂操纵目标物体；
2.根据权利要求1所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在于，控制装置还包括姿态补偿模块，姿态补偿模块包括加速度传感器和陀螺仪，其中，加速度传感器用于获取机械臂在横向、纵向和垂向方向上的加速度数据，陀螺仪用于获取机械臂在围绕横向、纵向和垂向方向上的角度数据，控制装置基于机械臂的加速度数据和角度数据，控制机械臂以补偿机械臂的姿态变化。
3.根据权利要求2所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在于，姿态补偿模块用于对加速度传感器获取的机械臂在横向、纵向和垂向方向上的加速度数据进行滤波处理和积分处理，得到机械臂在横向、纵向和垂向方向上的速度以及位移量，并分别利用纵向速度与自陀螺仪获取的纵摇速度的差值，和/或，利用横向速度与自陀螺仪获取的横摇速度的差值，对所述滤波处理和积分处理进行修正。
4.根据权利要求3所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在
5.根据权利要求4所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在于，控制装置包括机械臂运动学模型，机械臂包括多个关节，机械臂运动学模型接收目标物体的距离、方位、姿态数据以及姿态补偿模块获取的机械臂的加速度数据和角度数据，输出多个关节中每个关节对应的运动量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在于，智能机械臂系统还包括加热装置，加热装置包括温度传感器、热风机及热风导管，其中，温度传感器安装在机械臂上用于获取机械臂的环境温度，热风机经由热风导管与机械臂相连。
7.根据权利要求6所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在于，机械臂包括机械爪和机械爪壳体，机械爪包括爪体和执行部件，执行部件位于机械爪壳体中，机械爪壳体具有热风进口和热风出口，热风进口与热风导管连接，热风出口与爪体相对设置。
8.根据权利要求7所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在于，温度传感器、热风机与控制装置相连，控制装置接收温度传感器的数据，并基于温度传感器的数据控制热风机的开启或停止，和/或热风机的输出功率。
9.一种无人艇，包括如权利要求1至8中任一项所述的智能机械臂系统，机械臂安装于无人艇的艇体。
10.根据权利要求9所述的无人艇，其特征在于，姿态补偿模块包括四个加速度传感器和一个陀螺仪，四个加速度传感器间隔地安装于无人艇的四个角，陀螺仪安装于无人艇的艇体中部。
...【技术特征摘要】
1.一种用于无人艇的智能机械臂系统，包括机械臂、控制装置，控制装置包括目标物体信息获取装置，目标物体信息获取装置用于获得目标物体的信息，控制装置能够基于目标物体的信息输出控制量来控制机械臂操纵目标物体；
2.根据权利要求1所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在于，控制装置还包括姿态补偿模块，姿态补偿模块包括加速度传感器和陀螺仪，其中，加速度传感器用于获取机械臂在横向、纵向和垂向方向上的加速度数据，陀螺仪用于获取机械臂在围绕横向、纵向和垂向方向上的角度数据，控制装置基于机械臂的加速度数据和角度数据，控制机械臂以补偿机械臂的姿态变化。
3.根据权利要求2所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在于，姿态补偿模块用于对加速度传感器获取的机械臂在横向、纵向和垂向方向上的加速度数据进行滤波处理和积分处理，得到机械臂在横向、纵向和垂向方向上的速度以及位移量，并分别利用纵向速度与自陀螺仪获取的纵摇速度的差值，和/或，利用横向速度与自陀螺仪获取的横摇速度的差值，对所述滤波处理和积分处理进行修正。
4.根据权利要求3所述的用于无人艇的智能机械臂系统，其特征在于，控制装置基于目标物体信息处理模块获取的目标物体的距离、方位、姿态，以及姿态补偿模块获取的机械臂的加速度数据和角度数据，得到补偿目标物体的姿态变化和机械臂的姿态变化的补偿量，机械臂接收控制量和补偿量。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王硕仁，汤东胜，廖周鑫，唐帅帅，汤书凡，王耀祖，
申请(专利权)人：中国极地研究中心中国极地研究所，
类型：发明
国别省市：
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