[发明专利]基于辅助机器人带缆捆绑桩柱的水下作业机器人定位系统

说明书

本发明公开了一种基于辅助机器人带缆捆绑桩柱的水下作业机器人定位系统，包括水面控制台、可吸附在桩柱上的水下作业机器人，所述水下作业机器人一侧设置有放置柔性绑带的缆盒，另一侧设置有用于拉紧所述柔性绑带的绞缆机构，还包括带缆水下机器人，所述带缆水下机器人前端设置有用于夹持柔性绑带的机械手，所述水面控制台与水下作业机器人及带缆水下机器人信号连接，用于控制水下作业机器人及带缆水下机器人动作。本发明大幅提高水下作业机器人定位能力及作业效率，以及有效地克服了机器人“动力定位”形式能耗高、因机器人位置抖动机械手对准目标困难而导致作业效率低的问题。

技术领域

本发明涉及水下作业机器人定位技术领域，尤其涉及一种基于辅助机器人带缆捆绑桩柱的水下作业机器人定位系统，是一种具有双机器人协同作业能力的水下智能机器人定位系统。

背景技术

面对海洋活动和海洋作业需求，水下机器人的应用日益获得重视，如已经广为使用水下机器人的海洋油气采矿业。不可忽视，作业的水下机器人常以零浮力状态处于水环境中，以多个矢量布置螺旋桨的推力使其克服海流力、波浪力、作业反作用力而动态定位于水下。相较位于地面作业设备的定位，水下机器人的动力定位的位置精度差得多，并容易在外载荷的变化下破坏平衡而大幅偏离动态定位位置，使得精确作业难度大幅提高、或作业效率大幅下降。事实是现有的水下机器人由于成本高、定位作业经济效益差、投资回收期长束缚了其大规模商业化应用。

海洋油气平台是水下机器人应用最多行业，其常常具有桩柱形结构，作业时水下机器人除了上述动力定位形式，还有通过真空吸盘或磁吸盘固定于桩柱的方式定位。真空吸盘或磁吸盘固定于桩柱的定位方式限于附着力，定位可靠性不高，影响了精确作业并降低作业效率及安全性。目前水下机器人水中定位研究主要集中在动力定位形式。本技术方案通过基于辅助水下机器人带缆捆绑另一水下机器人于桩柱的定位方式，大幅提高定位可靠性，从而提高了作业精确性、作业效率及作业安全性。本技术采用双机器人在水环境中协同作业，技术难度高但技术发展前景广，因而具有较大的推广空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有双机器人协同作业能力的水下智能机器人系统，其采用一台水下机器人带缆捆绑另一台水下机器人于桩柱的定位技术方式，实现水下机器人三维姿态定位。该技术将有效解决现有水下机器人动力定位、真空吸盘或磁吸盘形式存在的定位可靠性不高、难以精确作业并作业效率及安全性低等技术难题。

本发明的技术方案如下：

基于辅助机器人带缆捆绑桩柱的水下作业机器人定位系统，包括水面控制台、可吸附在桩柱上的水下作业机器人，所述水下作业机器人一侧设置有放置柔性绑带的缆盒，另一侧设置有用于拉紧所述柔性绑带的绞缆机构，还包括带缆水下机器人，所述带缆水下机器人前端设置有用于夹持柔性绑带的机械手，所述水面控制台与水下作业机器人及带缆水下机器人信号连接，用于控制水下作业机器人及带缆水下机器人动作。

进一步地，所述柔性绑带的自由端及绞缆机构上设置有相匹配的快速连接装置。

进一步地，所述的水下作业机器人包括用于吸附桩柱的吸附装置、矢量布置的若干螺旋桨、液压六自由度关节机械手、照明灯、CCD摄像头及水下定位系统。

进一步地，所述的螺旋桨的数量为六个。

进一步地，所述的带缆水下机器人包括矢量布置的若干螺旋桨、电动两自由度关节机械手、照明灯、CCD摄像头及水下辅助定位系统。

进一步地，所述的螺旋桨的数量为四个。

进一步地，所述的柔性绑带为尼龙绑带。

进一步地，所述的水下辅助定位系统为短基线水声定位系统。

进一步地，所述的吸附装置为真空吸盘或磁吸盘。