一種索驅(qū)動(dòng)水下檢測(cè)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水下檢測(cè)機(jī)器人，特別涉及一種采用繩索驅(qū)動(dòng)的水下視覺(jué)檢測(cè)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]水下工程、水下檢測(cè)機(jī)器人、水下電視等水下檢測(cè)裝備已廣泛應(yīng)用于水下檢測(cè)與作業(yè)，目前常用的水下檢測(cè)機(jī)器人大多采用螺旋槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)，特別是在海洋裝備中，大量使用螺旋槳推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人進(jìn)行升降和移動(dòng)，但是，在水質(zhì)較差的江、河、湖泊中，螺旋槳推進(jìn)式的水下機(jī)器人存在明顯的不足，螺旋槳推進(jìn)器在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于大量攪動(dòng)了水體中的泥沙，容易增加水體的渾濁度，導(dǎo)致成像檢測(cè)的質(zhì)量降低。另一方面，水下電視采用單一的繩索垂吊，水下攝像系統(tǒng)只能在小范圍內(nèi)調(diào)整角度和位置，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在水下三維空間范圍內(nèi)快速移動(dòng)視覺(jué)掃查檢測(cè)。
[0003]我國(guó)的內(nèi)河流域水體含有大量的泥沙、微生物等雜質(zhì)，嚴(yán)重影響水下成像檢測(cè)的質(zhì)量，而大量的水下結(jié)構(gòu)，例如河堤、大壩、閘口等，長(zhǎng)期浸泡在水中，承受較大的水壓，因此，急需要一種能夠在水質(zhì)較差的水體中能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍掃查，獲得高清晰度圖像的水下檢測(cè)機(jī)器人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可用于水質(zhì)較差的環(huán)境中獲得更好畫面清晰度的檢測(cè)機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種索驅(qū)動(dòng)水下檢測(cè)機(jī)器人，包括至少一個(gè)水上平臺(tái)、卷?yè)P(yáng)機(jī)單元、水下移動(dòng)平臺(tái)、水下機(jī)械臂單元、相機(jī)、光源、電源、控制器單元和交互控制單元；所述水上平臺(tái)位于水面以上，每個(gè)所述水上平臺(tái)上固定有至少一個(gè)所述卷?yè)P(yáng)機(jī)單元，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)單元包括卷筒、齒輪組、卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)位姿傳感器和卷?yè)P(yáng)機(jī)編碼器；所述卷筒連接在所述齒輪組的一側(cè)，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)連接在所述齒輪組的另一側(cè)；所述卷?yè)P(yáng)機(jī)位姿傳感器與所述水上平臺(tái)固定連接，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)編碼器設(shè)置在所述卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)或所述卷筒上；所述水下移動(dòng)平臺(tái)與所述卷?yè)P(yáng)機(jī)單元之間通過(guò)繩索連接；所述水下移動(dòng)平臺(tái)設(shè)有一個(gè)水下控制單元和至少一組移動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)傳感器；所述水下機(jī)械臂單元的一端設(shè)置在所述水下移動(dòng)平臺(tái)上；所述相機(jī)與所述光源分別套接在所述水下機(jī)械臂單元的另一端上；所述水下控制單元固定在所述水下移動(dòng)平臺(tái)上，所述水下機(jī)械臂單元、相機(jī)、光源、移動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)傳感器和控制器單元分別與所述水下控制單元線路連接；所述電源連接有電源控制器，所述電源控制器分別與水下控制單元和控制器單元線路連接。
[0006]優(yōu)選地，所述水上移動(dòng)平臺(tái)采用船、車輛、固定建筑物或固定吊具中的一種或幾種的組合。
[0007]優(yōu)選地，所述水下機(jī)械臂單元包括機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械臂電機(jī)、機(jī)械臂編碼器和至少一個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)；所述機(jī)械臂關(guān)節(jié)的一端固定在所述水下移動(dòng)平臺(tái)上，所述相機(jī)與所述光源分別套接在所述機(jī)械臂關(guān)節(jié)的另一端，所述機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)器和所述機(jī)械臂編碼器與所述水下控制單元線路連接。
[0008]優(yōu)選地，所述水下移動(dòng)平臺(tái)的整體密度大于工作環(huán)境水體的密度。
[0009]優(yōu)選地，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)位姿傳感器為陀螺儀、加速度傳感器、三軸傾角傳感器、電子羅盤、激光測(cè)距傳感器或超聲傳感器中的一種或幾種的組合。
[0010]優(yōu)選地，所述水下移動(dòng)平臺(tái)位姿傳感器為陀螺儀、加速度傳感器、三軸傾角傳感器、電子羅盤、激光測(cè)距傳感器或超聲傳感器中一種或幾種的組合。
[0011]優(yōu)選地，所述交互操作單元包括分別與控制器單元線路連接的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、手動(dòng)控制模塊和顯示器。
[0012]優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊采用臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、工控機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)中的一種或多種的組合。優(yōu)選地，手動(dòng)控制模塊采用移動(dòng)式控制盒和至少一個(gè)按鈕及指示燈的固定式控制操作面板。優(yōu)選地，遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、手動(dòng)控制模塊和顯示器分別與控制器單元采用GPRS、短信、3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線局域網(wǎng)、有線英特網(wǎng)、藍(lán)牙、電話線、232串行通信線、485串行通信線、CAN總線或USB中的一種或多種的組合連接。
[0013]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)采用索驅(qū)動(dòng)的方式，控制移動(dòng)平臺(tái)在水下作上升和水平移動(dòng)動(dòng)作，機(jī)械臂在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)相機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下檢測(cè)機(jī)器人的移動(dòng)控制，然后再通過(guò)水下移動(dòng)平臺(tái)上的機(jī)械臂調(diào)整相機(jī)和光源的位姿，獲得清晰的圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下結(jié)構(gòu)的視覺(jué)檢測(cè)；可避免采用螺旋槳使水體更加渾濁而成像檢測(cè)的質(zhì)量，從而可以提尚最終的檢測(cè)效果，提尚水下成像檢測(cè)的靈敏度。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的水下控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0018]1.水上平臺(tái)；2.卷?yè)P(yáng)機(jī)單元；21.卷筒；22.齒輪組；23.卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)；24.卷?yè)P(yáng)機(jī)位姿傳感器；25.卷?yè)P(yáng)機(jī)編碼器；3.水下移動(dòng)平臺(tái)；30.水下控制單元；31.移動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)傳感器；4.水下機(jī)械臂單元；40.機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)器；41.機(jī)械臂電機(jī)；42.機(jī)械臂編碼器；43.機(jī)械臂關(guān)節(jié)；51.相機(jī)；52.光源；6.電源；61.電源控制器；7.控制器單元；8.交互控制單元；81.遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊；82.手動(dòng)控制模塊；83.顯示器；9.水面。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0020]如圖1、圖2和圖3所示，一種索驅(qū)動(dòng)水下檢測(cè)機(jī)器人，包括至少一個(gè)水上平臺(tái)1、卷?yè)P(yáng)機(jī)單元2、水下移動(dòng)平臺(tái)3、水下機(jī)械臂單元4、相機(jī)51、光源52、電源6、控制器單元7和交互控制單元8 ;所述水上平臺(tái)I位于水面9以上，每個(gè)所述水上平臺(tái)I上固定有至少一個(gè)所述卷?yè)P(yáng)機(jī)單元2，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)單元2包括卷筒21、齒輪組22、卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)23、卷?yè)P(yáng)機(jī)位姿傳感器24和卷?yè)P(yáng)機(jī)編碼器25 ;所述卷筒21連接在所述齒輪組22的一側(cè)，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)23連接在所述齒輪組22的另一側(cè)；所述卷?yè)P(yáng)機(jī)位姿傳感器24與所述水上平臺(tái)I固定連接，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)編碼器25設(shè)置在所述卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)23或所述卷筒21上；所述水下移動(dòng)平臺(tái)3與所述卷?yè)P(yáng)機(jī)單元2之間通過(guò)繩索連接；所述水下移動(dòng)平臺(tái)3設(shè)有一個(gè)水下控制單元30和至少一組移動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)傳感器31 ;所述水下機(jī)械臂單元4的一端設(shè)置在所述水下移動(dòng)平臺(tái)3上；所述相機(jī)51與所述光源52分別套接在所述水下機(jī)械臂單元4的另一端上；所述水下控制單元30固定在所述水下移動(dòng)平臺(tái)3上，所述水下機(jī)械臂單元4、相機(jī)51、光源52、移動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)傳感器31和控制器單元7分別與所述水下控制單元30線路連接；所述電源6連接有電源控制器61，所述電源控制器61分別與水下控制單元30和控制器單元7線路連接。
[0021]優(yōu)選:所述的水上移動(dòng)平臺(tái)I采用船、車輛、固定建筑物或固定吊具中的一種或幾種的組合。
[0022]優(yōu)選:所述的水下機(jī)械臂單元4包括機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)器40、機(jī)械臂電機(jī)41、機(jī)械臂編碼器42和至少一個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)43 ;所述機(jī)械臂關(guān)節(jié)43的一端固定在所述水下移動(dòng)平臺(tái)3上，所述相機(jī)51與所述光源52分別套接在所述機(jī)械臂關(guān)節(jié)43的另一端，所述機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)器40和所述機(jī)械臂編碼器42與所述水下控制單元30線路連接。
[0023]優(yōu)選:所述的水下移動(dòng)平臺(tái)3的整體密度大于工作環(huán)境水體的密度。
[0024]優(yōu)選:所述的卷?yè)P(yáng)機(jī)位姿傳感器24為陀螺儀、加速度傳