[发明专利]一种用于污水池中曝气盘的清洗机器人系统

权利要求书

1.一种用于污水池中曝气盘的清洗机器人系统，其特征在于：包括水面部分和水下部分，水面部分包括水面操控台、水面绞车、以太网光端机一、高压电输出系统，水面绞车、高压电输出系统通过以太网光端机一与水面操控台进行信息传输；水下部分包括水下控制器、以太网光端机二、视频光端机、水下摄像头、电源转换系统、四个垂直推进器、四个水平推进器、曝气盘清洗工具、曝气盘更换工具、浮力材料、机器人框架，水下控制器分别控制曝气盘清洗工具、曝气盘更换工具、四个垂直推进器和四个水平推进器的驱动电路、惯导系统，电源转换系统通过、视频光端机通过以太网光端机二与水下控制器进行信息传输，机器人框架设置有四个可调节的支腿，浮力材料设置在机器人框架上，四个水平推进器水平设置在机器人框架的四个角上，四个垂直推进器竖直设置在机器人框架上且位于浮力材料上设置的凹槽中，水下摄像头有两个、分别设置在机器人框架上，且两个水下摄像头构成双目立体视觉系统，水面部分和水下部分通过零浮力电缆相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于污水池中曝气盘的清洗机器人系统，其特征在于：双目立体视觉系统实现对污水池中曝气盘的堵塞检测，检测过程包括：首先对采集到的图像进行水下预处理，对污水中的图像进行去躁、增强和曝气盘的边缘进行提取；然后通过立体匹配方法对曝气盘进行目标匹配识别；最后再通过三维重建对曝气盘进行位置测量，实现位置测量，为清洗和更换曝气盘做准备。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于污水池中曝气盘的清洗机器人系统，其特征在于：曝气盘清洗工具采用盘式空化射流清洗装置对曝气盘进行清洗，空化射流盘放置在清洗机器人的底部中心处，通过水下摄像头测量曝气盘在水下位置，操控清洗机器人在曝气盘一定高度进行水平移动，使得空化射流盘对准曝气盘，然后操控清洗机器人潜到污水池底部，四个支腿稳定支撑，开启空化射流盘，对准曝气盘进行清洗；清洗过程中，可通过摄像头观测曝气盘的清洗效果，直至达到要求。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于污水池中曝气盘的清洗机器人系统，其特征在于：曝气盘更换工具设置在机器人框架下方，包括水密电机、与水密电机输出端连接的丝杠、设置在丝杠上的滑块、设置在丝杠下端的定位机构，滑块与机器人框架固连，定位机构底部的周向上均布有八个卡箍。

5.根据权利要求1或3述的一种用于污水池中曝气盘的清洗机器人系统，其特征在于：曝气盘更换工具设置在机器人框架下方，包括水密电机、与水密电机输出端连接的丝杠、设置在丝杠上的滑块、设置在丝杠下端的定位机构，滑块与机器人框架固连，定位机构底部的周向上均布有八个卡箍。

6.根据权利要求4所述的一种用于污水池中曝气盘的清洗机器人系统，其特征在于：曝气盘更换工具包括两个过程：

替换过程：首先操控清洗机器人运动到曝气盘上方，利用双目立体视觉系统辅助对曝气盘进行识别，并控制清洗机器人在曝气盘一定高度进行水平移动，将更换工具的定位机构对准曝气盘，然后操控清洗机器人潜到污水池底部，四个支腿稳定支撑，再次控制水平推进器，微调清洗机器人水平位置，使得更换工具的定位机构对准曝气盘，控制水密电机带动旋转丝杠将更换机构逐步接触曝气盘后，反向旋出，直至曝气盘完全从污水池输送管道上旋出，完成废弃的曝气盘拆除；

安装过程：将更换的曝气盘放置在更换工具的定位机构中，清洗机器人运动到需要更换的曝气盘安装孔上方，利用双目立体视觉辅助对曝气盘安装孔进行识别，并控制清洗机器人在曝气盘安装位置的一定高度进行水平移动，将更换工具的定位机构对准曝气盘安装孔，然后操控清洗机器人潜到污水池底部，四个支腿稳定支撑，再次控制水平推进器，微调清洗机器人水平位置，使得更换工具的定位机构对准曝气盘安装孔，控制水密电机带动旋转丝杠将更换机构逐步将曝气盘安装到安装孔，不断旋进，当旋进到位时，卡箍自动松开，完成新的曝气盘安装。

7.根据权利要求5所述的一种用于污水池中曝气盘的清洗机器人系统，其特征在于：曝气盘更换工具包括两个过程：

替换过程：首先操控清洗机器人运动到曝气盘上方，利用双目立体视觉系统辅助对曝气盘进行识别，并控制清洗机器人在曝气盘一定高度进行水平移动，将更换工具的定位机构对准曝气盘，然后操控清洗机器人潜到污水池底部，四个支腿稳定支撑，再次控制水平推进器，微调清洗机器人水平位置，使得更换工具的定位机构对准曝气盘，控制水密电机带动旋转丝杠将更换机构逐步接触曝气盘后，反向旋出，直至曝气盘完全从污水池输送管道上旋出，完成废弃的曝气盘拆除；

安装过程：将更换的曝气盘放置在更换工具的定位机构中，清洗机器人运动到需要更换的曝气盘安装孔上方，利用双目立体视觉辅助对曝气盘安装孔进行识别，并控制清洗机器人在曝气盘安装位置的一定高度进行水平移动，将更换工具的定位机构对准曝气盘安装孔，然后操控清洗机器人潜到污水池底部，四个支腿稳定支撑，再次控制水平推进器，微调清洗机器人水平位置，使得更换工具的定位机构对准曝气盘安装孔，控制水密电机带动旋转丝杠将更换机构逐步将曝气盘安装到安装孔，不断旋进，当旋进到位时，卡箍自动松开，完成新的曝气盘安装。