[发明专利]一种用于管道探伤的水下机器人

摘要

本发明涉及水下机器人技术领域，旨在提供一种用于管道探伤的水下机器人。包括结构系统、自动驾驶系统和探测系统；所述结构系统包括载体框架、浮力材料、耐压外壳、推进器和电池；所述自动驾驶系统设于载体框架内部，包括自动驾驶模块、自主导航模块、电机驱动模块、传感器模块、通讯模块、应急模块和通信电子线路；所述探测系统设于载体框架上。本发明尺寸小，重量轻，操作简便，无需吊车、船等其它设备辅助，没有任何专业背景的个人即可操作。价格低廉，有明确的用途和使用价值，便于推广。易于加工、生产，工艺简单，便于快速投放市场。能够下潜到很深的海底，代替人完成海底管道探测任务，效率高，保护了人员的安全。

主权项

一种用于管道探伤的水下机器人，包括结构系统、自动驾驶系统和探测系统；其特征在于，所述结构系统包括载体框架、浮力材料、耐压外壳、推进器和电池；浮力材料填充于载体框架内，耐压外壳包裹在载体框架外侧，载体框架的末端设推进器，电池设于载体框架的内部空腔；所述自动驾驶系统设于载体框架内部，包括自动驾驶模块、自主导航模块、电机驱动模块、传感器模块、通讯模块、应急模块和通信电子线路；各模块和电路的连接关系是：自动驾驶模块通过通信电子线路分别连接自主导航模块、电机驱动模块、传感器模块、通讯模块、应急模块，实现数据通信和供电；其中，自动驾驶模块设有电磁继电器，用于控制自主导航模块、传感器模块、通讯模块和应急模块的供电电源通断；所述探测系统设于载体框架上，包括摄像机、红外传感器、照相机、角速率陀螺仪、加速度计、声学多普勒计程仪、姿态传感器、DSP、FPGA以及至少两个磁力计，各设备分别通过信号线连接至自动驾驶模块；且DSP分别与两个磁力计相连，FPGA分别与摄像机、红外传感器和照相机相连；所述自动驾驶模块中包括机动控制器；机动控制器的垂直面的纵倾力矩控制输出量通过下述公式计算获得：τM＝Kpθ2(θ‑θd)+Kdθ2q+BGzW sinθ上述公式中：τM是垂直面的纵倾力矩，是控制输出量；θ是水下机器人的当前纵倾角，θd是水下机器人当前的目标纵倾角，两者均为水下机器人的状态量，能通过水下机器人的姿态传感器测量和计算得到；(θ‑θd)是水下机器人的纵倾角误差，q是水下机器人的垂直角速率，两者为控制输入量；Kpθ2是水下机器人的纵倾角误差系数，Kdθ2是水下机器人的垂直角速率系数，BGzW sinθ是水下机器人的重力/浮力垂直静力矩，三者能通过试验测定获得，是已知参数。