[发明专利]一种游走混合的仿生刀锋腿与全向轮组合的水下作业机器人及其控制方法

说明书

本发明提出一种游走混合的仿生刀锋腿与全向轮组合的水下作业机器人，包括框架、浮体模块、吊架、控制密封舱、运动组件、传感探测组件、视觉定位装置和作业扩展模块；浮体模块、吊架、控制密封舱、运动组件、传感探测组件、视觉定位装置以及作业扩展模块均安装在框架上，且水下作业机器人的重心位于浮心正下方。采用本发明能够使水下作业机器人能够适应不同类别，不同姿态工作面的作业需求，而且能够适应在不同工作面上的全向机动和越障能力的需求，从而可以为水下作业机器人完成各种水下作业任务提供技术支持。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，具体为一种游走混合的仿生刀锋腿与全向轮组合的水下作业机器人及其控制方法。

背景技术

随着我国海洋强国战略的实施，海洋经济和海洋军事都对水下作业机器人提出了迫切的要求。在海洋经济方面，我国正在大力开展水产养殖、海底资源开采、海底设施建设等活动，同时我国是一个海洋运输和水利设施建设的大国，大量的船舶需要定期清洗或进行安全性能检查，也需要定期对水利大坝进行安全性能检测；在海洋安全方面，我国正在不断提升水下港口的预警、水下猎雷、水下排爆等能力，同时随着我国航母、大型军舰、潜艇的不断服役，都需要水下机器人完成清洗和安全检测。这些任务若采用传统人工作业的方式进行，不仅风险大，而且作业成本高，因此水下作业机器人应运而生。

目前，常见的水下作业机器人是纯粹游动型的作业机器人，这种机器人不仅航行海域和作业范围小，而且位置固定性能差，容易受海流和自身动作反作用力影响而发生漂移。因此，这类作业水下机器人在作业时，通常需要两个以上的机械手配合才能完成作业，其中一个机械手用于机器人位置的固定，另一个机械手用于对作业目标实施作业，这就增加了作业难度。此外，大部分水下机器人采用正方体式的钢制框架，重量和航行阻力较大，不利于水下作业。

近年来，国内外出现了少量基于履带式或万向轮式的游走混合的水下作业机器人，这类机器人通过大范围游动来寻找作业目标，寻找到目标后，通过在作业面上的行走来接近目标。再通过声/光对作业目标准确定位后，由作业扩展模块对作业目标实施作业。这种机器人在作业时其自身的状态处于保持状态，具有位置固定性能好，不易受海流和自身动作反作用力影响而发生漂移的缺陷，降低了作业难度。

但是，由于对水下作业机器人的需求不同，导致水下作业机器人的作业面也存在着千差万别，既有像水库大坝、船舶侧舷等这样平坦的工作面，也有像海底、船舶底部等这样非平坦的工作面。这就要求水下作业机器人不仅能适应不同类别、不同姿态工作面的作业需求，而且能适应在不同工作面上的全向机动和越障能力的需求，目前的水下作业机器人不能同时很好地满足这样的需求。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种游走混合的仿生刀锋腿与全向轮组合的水下作业机器人及其控制方法，使水下作业机器人能够适应不同类别，不同姿态工作面的作业需求，而且能够适应在不同工作面上的全向机动和越障能力的需求，从而可以为水下作业机器人完成各种水下作业任务提供技术支持。

本发明的技术方案为：

所述一种游走混合的仿生刀锋腿与全向轮组合的水下作业机器人，其特征在于：包括框架、浮体模块、吊架、控制密封舱、运动组件、传感探测组件、视觉定位装置和作业扩展模块；浮体模块、吊架、控制密封舱、运动组件、传感探测组件、视觉定位装置以及作业扩展模块均安装在框架上，且水下作业机器人的重心位于浮心正下方；

所述浮体模块用于提供浮力；

所述吊架用于水下作业机器人的起吊；

所述控制密封舱内部安装水下作业机器人控制和信息传输所需的非防水设备，并采用水密接插件作为外部接线口；

所述运动组件包括游动驱动装置和行走与驱动装置；