【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水下机器人领域，具体涉及到一种水工建筑物多机器人协调定位系统及方法。
技术介绍
1、水电站水工建筑物运行过程中，水下混凝土受大流量高速含砂水流冲蚀，会产生过流面冲坑、剥落等缺陷，结构缝变形挤压会造成缝边混凝土破损及缝内填充材料冲失，温度应力及结构受力会引起水下混凝土裂缝，针对这些水下混凝土缺陷，应加强日常检查、维护，在混凝土缺陷产生初期进行处理，以避免水工建筑物后期带病运行，缺陷加速恶化形成结构性破坏，加大检修难度。
2、随着水电站、水坝、拱坝及撼动等水工建筑物的修建和运营，其有着日常维护和保养需求。传统是采用枯水期作业或少部分潜水员潜水水下作业。水电站水工建筑物的水下混凝土缺陷处理通常采用潜水员水下修补、沉柜局部排水检修和抽干旱地检修等方式。沉柜局部排水检修方式适用范围有限、工期长且存在一定的安全风险；抽干旱地检修方式工期长、安全风险大且检修成本高，有些泄洪消能建筑物排水后会对其自身结构产生不利影响；潜水员水下修补方式安全风险高、工作效率较低，超过60m深潜水成本高、工期长，而超过人工潜水极限深度水下混凝土缺陷处理，还没有可行的水下作业手段。
3、近些年采用无人水下机器人在水工建筑物作业的研究日益增多。根据水下作业检修特点和水下机器人自身特点，需要小型水下机器人实现前期快速、高效、精准的缺陷检测和后期缺陷复检，需要重型大功率水下作业机器人进行缺陷修复作业，两者进行分工合作，才能实现高效的作业。然而在这一过程存在当小型水下机器人找到缺陷位置和缺陷情况后，如何将该信息传递给重型水下作业机器人，
技术实现思路
1、本专利技术提供一种水工建筑物多机器人协调定位系统及方法，以解决现有的大深度环境下水下检修技术空白以及人工填补耗费大且不精确的问题。
2、基于上述目的，本专利技术实施例提供了一种水工建筑物多机器人协调定位系统，所述系统包括：水面缺陷定位系统、与所述水面缺陷定位系统连接的重载检修水下机器人和有缆履带爬行检修水下机器人；所述有缆履带爬行检修水下机器人用于根据缺陷定位数据对水工建筑物进行缺陷巡检，获取缺陷数据并传输至所述水面缺陷定位系统；所述重载检修水下机器人用于根据所述缺陷定位数据进行水工建筑物的缺陷检查和修复，获取缺陷修补信息并传输至所述水面缺陷定位系统；所述水面缺陷定位系统用于获取所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的位置信息，将所述重载检修水下机器人的所述缺陷数据和所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述缺陷修补信息分别与对应的所述位置信息进行融合和缺陷识别，更新所述缺陷定位数据。
3、可选的，所述重载检修水下机器人包括：第一水面控制器、第一脐带缆、第一收放系统以及水下作业机器人本体，所述第一脐带缆连接所述第一水面控制器和所述第一收放系统、以及所述第一收放系统和所述水下作业机器人本体。
4、可选的，所述水下作业机器人本体包括但不限于：usbl信标、避障声呐、与所述避障声呐和所述usbl信标连接的动力系统和推进系统、与所述动力系统和所述推进系统连接的工具作业系统和摄像照明系统；所述usbl信标用于获取所述重载检修水下机器人的所述定位信息，所述避障声呐用于探测水中的障碍物信息以进行避障，所述动力系统、所述推进系统、所述工具作业系统以及所述摄像照明系统组合完成对水工建筑物的缺陷检查和修复并获取所述缺陷修补信息；所述第一脐带缆包括但不限于：电力通信缆和通信光纤，用于所述第一水面控制器和所述水下作业机器人本体之间的通信和电力传递。
5、可选的，所述有缆履带爬行检修水下机器人包括：第二水面控制器、第二脐带缆、第二收放系统以及爬行机器人本体，所述第二脐带缆连接所述第二水面控制器和所述第二收放系统、以及所述第二收放系统和所述爬行机器人本体。
6、可选的，所述爬行机器人本体包括但不限于：usbl信标、避障声呐、履带、与所述避障声呐、所述usbl信标以及所述履带连接的动力系统和推进系统、与所述动力系统和所述推进系统连接的三维激光和摄像照明系统；所述usbl信标用于获取所述重载检修水下机器人的所述定位信息，所述避障声呐用于探测水中的障碍物信息以进行避障，所述动力系统、所述推进系统、所述履带、所述三维激光以及所述摄像照明系统组合完成对水工建筑物的缺陷巡检并获取所述缺陷数据；所述第二脐带缆包括但不限于：电力通信缆和通信光纤，用于所述第二水面控制器和所述爬行机器人本体之间的通信和电力传递。
7、可选的，所述水面缺陷定位系统包括：依次连接的水下定位换能器、换能器定位数据处理系统以及缺陷定位数据融合系统；所述水下定位换能器用于发送和接收定位信号，所述换能器定位数据处理系统用于根据所述定位信号获取所述水下定位换能器分别与所述有缆履带爬行检修水下机器人和所述重载检修水下机器人的相对位置信息；所述缺陷定位数据融合系统用于根据所述水下定位换能器分别与所述有缆履带爬行检修水下机器人和所述重载检修水下机器人的所述相对位置信息获取所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述位置信息，并分别将所述位置信息与所述缺陷数据或所述缺陷修补信息进行融合和缺陷识别，更新所述缺陷定位数据。
8、可选的，所述缺陷定位数据融合系统包括：依次连接的定位数据处理计算机、图像处理及数据融合计算机、缺陷图片数据库存储器；所述缺陷图片数据库存储器用于存储所述缺陷定位数据，所述定位数据处理计算机用于获取所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的姿态信息，根据所述姿态信息对所述相对位置信息进行修正，获取修正的相对位置信息；所述定位数据处理计算机还用于全球定位移动基站通信并获取所述水下定位换能器的位置信息，分别将所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述姿态信息与对应的所述修正的相对位置信息叠加获取所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述位置信息；所述图像处理及数据融合计算机分别将所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述位置信息叠加到所述缺陷修补信息和所述缺陷数据中并进行缺陷识别，更新所述缺陷定位数据并传输至所述重载检修水下机器人的所述缺陷数据和所述有缆履带爬行检修水下机器人。
9、基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种应用于前述的水工建筑物多机器人协调定位系统的水工建筑物多机器人协调定位方法，所述水工建筑物多机器人协调定位方法包括：通过有缆履带爬行检修水下机器人根据缺陷定位数据对水工建筑物进行缺陷巡检，获取缺陷数据并传输至所述水面缺陷定位系统；通过重载检修水下机器人根据所述缺陷定位数据进行水工建筑物的缺陷检查和修复，获取缺陷修补信息并传输至所述水面缺陷定位系统；通过所述水面缺陷定位系统获取所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的位置信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述系统包括：水面缺陷定位系统、与所述水面缺陷定位系统连接的重载检修水下机器人和有缆履带爬行检修水下机器人；
2.如权利要求1所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述重载检修水下机器人包括：第一水面控制器、第一脐带缆、第一收放系统以及水下作业机器人本体，所述第一脐带缆连接所述第一水面控制器和所述第一收放系统、以及所述第一收放系统和所述水下作业机器人本体。
3.如权利要求2所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述水下作业机器人本体包括但不限于：USBL信标、避障声呐、与所述避障声呐和所述USBL信标连接的动力系统和推进系统、与所述动力系统和所述推进系统连接的工具作业系统和摄像照明系统；所述USBL信标用于获取所述重载检修水下机器人的所述定位信息，所述避障声呐用于探测水中的障碍物信息以进行避障，所述动力系统、所述推进系统、所述工具作业系统以及所述摄像照明系统组合完成对水工建筑物的缺陷检查和修复并获取所述缺陷修补信息；所述第一脐带缆包括但不限于：电力通信缆和通信光纤，用于所述第一水面控制器
4.如权利要求1所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述有缆履带爬行检修水下机器人包括：第二水面控制器、第二脐带缆、第二收放系统以及爬行机器人本体，所述第二脐带缆连接所述第二水面控制器和所述第二收放系统、以及所述第二收放系统和所述爬行机器人本体。
5.如权利要求4所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述爬行机器人本体包括但不限于：USBL信标、避障声呐、履带、与所述避障声呐、所述USBL信标以及所述履带连接的动力系统和推进系统、与所述动力系统和所述推进系统连接的三维激光和摄像照明系统；所述USBL信标用于获取所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述定位信息，所述避障声呐用于探测水中的障碍物信息以进行避障，所述动力系统、所述推进系统、所述履带、所述三维激光以及所述摄像照明系统组合完成对水工建筑物的缺陷巡检并获取所述缺陷数据；所述第二脐带缆包括但不限于：电力通信缆和通信光纤，用于所述第二水面控制器和所述爬行机器人本体之间的通信和电力传递。
6.如权利要求1所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述水面缺陷定位系统包括：依次连接的水下定位换能器、换能器定位数据处理系统以及缺陷定位数据融合系统；所述水下定位换能器用于发送和接收定位信号，所述换能器定位数据处理系统用于根据所述定位信号获取所述水下定位换能器分别与所述有缆履带爬行检修水下机器人和所述重载检修水下机器人的相对位置信息；所述缺陷定位数据融合系统用于根据所述水下定位换能器分别与所述有缆履带爬行检修水下机器人和所述重载检修水下机器人的所述相对位置信息获取所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述位置信息，并分别将所述位置信息与所述缺陷数据或所述缺陷修补信息进行融合和缺陷识别，更新所述缺陷定位数据。
7.如权利要求6所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述缺陷定位数据融合系统包括：依次连接的定位数据处理计算机、图像处理及数据融合计算机、缺陷图片数据库存储器；所述缺陷图片数据库存储器用于存储所述缺陷定位数据，所述定位数据处理计算机用于获取所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的姿态信息，根据所述姿态信息对所述相对位置信息进行修正，获取修正的相对位置信息；所述定位数据处理计算机还用于与全球定位移动基站通信并获取所述水下定位换能器的位置信息，分别将所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述修正的相对位置信息与所述水下定位换能器的位置信息叠加获取所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述位置信息；所述图像处理及数据融合计算机分别将所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述位置信息叠加到所述缺陷修补信息和所述缺陷数据中并进行缺陷识别，更新所述缺陷定位数据并传输至所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人。
8.一种应用于如权利要求1-7中任一项所述的水工建筑物多机器人协调定位系统的水工建筑物多机器人协调定位方法，其特征是，所述水工建筑物多机器人协调定位方法包括：
9.如权利要求8所述的水工建筑物多机器人协调定位系统方法，其特征是，所述通过水面缺陷定位系统获取所述重载检修水下机器人和所述有缆履带爬行检修水下机器人的位置信息，包括：
10.如权利要求9所述的水工建筑物多机器人协调定位系统方法，其特征是，所述将所述重载检修水下机器人的所述缺陷数据和所...
【技术特征摘要】
1.一种水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述系统包括：水面缺陷定位系统、与所述水面缺陷定位系统连接的重载检修水下机器人和有缆履带爬行检修水下机器人；
2.如权利要求1所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述重载检修水下机器人包括：第一水面控制器、第一脐带缆、第一收放系统以及水下作业机器人本体，所述第一脐带缆连接所述第一水面控制器和所述第一收放系统、以及所述第一收放系统和所述水下作业机器人本体。
3.如权利要求2所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述水下作业机器人本体包括但不限于：usbl信标、避障声呐、与所述避障声呐和所述usbl信标连接的动力系统和推进系统、与所述动力系统和所述推进系统连接的工具作业系统和摄像照明系统；所述usbl信标用于获取所述重载检修水下机器人的所述定位信息，所述避障声呐用于探测水中的障碍物信息以进行避障，所述动力系统、所述推进系统、所述工具作业系统以及所述摄像照明系统组合完成对水工建筑物的缺陷检查和修复并获取所述缺陷修补信息；所述第一脐带缆包括但不限于：电力通信缆和通信光纤，用于所述第一水面控制器和所述水下作业机器人本体之间的通信和电力传递。
4.如权利要求1所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述有缆履带爬行检修水下机器人包括：第二水面控制器、第二脐带缆、第二收放系统以及爬行机器人本体，所述第二脐带缆连接所述第二水面控制器和所述第二收放系统、以及所述第二收放系统和所述爬行机器人本体。
5.如权利要求4所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述爬行机器人本体包括但不限于：usbl信标、避障声呐、履带、与所述避障声呐、所述usbl信标以及所述履带连接的动力系统和推进系统、与所述动力系统和所述推进系统连接的三维激光和摄像照明系统；所述usbl信标用于获取所述有缆履带爬行检修水下机器人的所述定位信息，所述避障声呐用于探测水中的障碍物信息以进行避障，所述动力系统、所述推进系统、所述履带、所述三维激光以及所述摄像照明系统组合完成对水工建筑物的缺陷巡检并获取所述缺陷数据；所述第二脐带缆包括但不限于：电力通信缆和通信光纤，用于所述第二水面控制器和所述爬行机器人本体之间的通信和电力传递。
6.如权利要求1所述的水工建筑物多机器人协调定位系统，其特征是，所述水面缺陷定位系统包括：依次连接的水下定位换...
【专利技术属性】
技术研发人员：张定华，万刚，唐娟，涂绍平，卢倪斌，朱全平，宋俊辉，杨进，李仁雄，李新宇，吉顺冬，梁强，李修波，朱迎谷，王鸿飞，赵春禄，王勇，徐蕾，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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