[发明专利]一种模拟水底动态复杂环境的移动机器人实验平台

说明书

本发明公开了一种模拟水底动态复杂环境的移动机器人实验平台。本实验平台上层为主体平台部分，下层为平台支撑部分，主体平台是一个可模拟水底复杂环境条件的方形水池，用于移动机器人水底运动测试，环境模拟水池还设计有钢化玻璃和防撞栏、底质柔性动态调节装置和水流与坡度动态调节装置，底质柔性调节装置可以动态改变底质条件，水流与坡度动态调节装置可以动态改变流体速度和地形坡度条件。应用该实验平台对移动机器人在复杂水底环境中的运动能力进行测试十分方便，仅安装在地面实验室就可进行控制参数调试和方案验证，尤其针对深海水底移动机器人，大大缩短研发周期和节省测试费用。

技术领域

本发明涉及到一种移动机器人实验装置，属于机器人实验技术领域。

背景技术

地球大部分表面被海水覆盖，并且海底区域很少被开发利用，但海底有丰富的生物资源，矿产资源和生物资源，同时也是各国争夺的空间资源。目前，利用水下机器人进行水底环境信息收集已得到机器人研究机构的高度重视，并且应用机器人在水底移动来进行矿产资源探测和水底生物观察在数据采集质量方面具有优势。一方面可以利用移动能力扩大海底移范围，另一方面可以贴近海底详细观察，另外还可以关闭动力源节省能量。但是在开发和使用移动机器人在水底执行探测任务，需要先进行结构方案验证和控制参数调试，若这些工作在海底进行，则需要花费巨大的财力和物力，试验周期很长。因此发明一种移动机器人水底运动实验平台，能够模拟水底动态复杂环境条件，对水底探测机器人开发和应用具有广阔前景和重要意义。

随着水底观测机器人研究的逐渐深入，实验需求在不断提高，但针对移动机器人水底运动的试验平台种类却很少，目前针对水下机器人实验最常用的是人造水池，固定在地面作为机器人运动场所，不能模拟水底复杂环境。也有对水池底部进行特殊处理的水池，但仅能模拟底质对移动机器人运动的影响，水流和坡度条件并未考虑，不具有动态条件设置功能。本发明的试验平台能够模拟动态复杂水底的底质、水流和坡度环境条件，可以对多种移动机器人进行测试，同时也能改变实验条件进行多种运动性能测试，试验平台可以安装在室内使用，给机器人开发人员和水底探测人员提供方便有效的手段。

发明内容

本发明的目的在于针对现有移动机器人运动实验技术的不足，设计了一种可以模拟水底动态复杂环境的试验平台，在结构上设计有安全防护水池，为移动机器人实验提供运动空间，水池内部设计有底质柔性动态调节装置，水池下方设计有水流调节装置和坡度调节装置，用于水底驱动环境模拟的条件设置。本发明的试验平台通过柔性动态调节装置和辅助泥沙来模拟水底柔性底质，通过水泵的动力来模拟水底水流环境，通过液压缸机构来模拟水底地形坡度环境，通过组合能够设置不同的底质、水流和坡度条件，可对移动机器人多种水底运动性能进行测试，该实验平台整体结构布局紧凑，便于在实验室内部安装，为机器人开发和水底观测应用提供有效的实验手段。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案，一种模拟水底动态复杂环境的移动机器人实验平台，包括上层水池，用于为移动机器人实验提供运动空间；所述水池内设置底质柔性动态调节装置，用于设置移动机器人水底运动实验所需的各种柔性条件；所述水池底部与支撑装置连接，所述支撑装置包括水流调节装置、坡度调节装置和基板；所述水流调节装置用于改变水池内的流体速度，分别与水池侧壁的入水孔和出水孔连接，构成循环回路；所述坡度调节装置用于水池底部坡度，一端与水池底部连接，另一端与基板连接。

进一步，所述水池包括底板、固定连接于底板四周的若干立柱以及若干钢化玻璃，每两个相邻立柱之间具有钢化玻璃，立柱用以固定钢化玻璃，从而形成水池的侧壁。所述立柱的内侧固定有防撞栏，可以有效避免机器人意外运动撞击水池边缘，保护水池边缘钢化玻璃的安全。所述水池的侧壁上设置有入水孔、出水孔和排水孔，所述水池的底板上设置有排泥孔。

进一步，所述底质柔性动态调节装置包括柔性胶钉板、刚性网格板、平衡弹簧和直线电机，所述柔性胶钉板置于水池底部，柔性胶钉板上方放置刚性网格板，四个直线电机的外基座分别安装在刚性网格板的四个角落，直线电机的输出杆穿过柔性胶钉板固定在水池的底板上，平衡弹簧套在所述输出杆上；柔性胶钉板的细长胶钉穿过刚性网格板的网格孔。