[发明专利]一种用于水下精准测量的遥控机器人

说明书

本发明提供的一种用于水下精准测量的遥控机器人，实现水下机器人不少于四个自由度的运动，具有定深悬停，直行，旋转，侧移能力，水下机器人能够与陆上控制设备保持良好的通信，电子元部件均做水密耐压保护，适合通过水下狭小区域，用于水下探测、水下测量作业。精准测量的水下机器人专门进行了路径规划，提高巡航和测量效率。利用多波束测深仪和双目精准测量仪协同开展水下测量，多波束测深技术实现了对水下探测目标的高精度和高密度测量，双目精准测量帮助水下机器人执行一些复杂的水下操作任务，两种测量方法协同完成高质量的水下精准测量。水下测量相对误差小，满足对水下目标抓取等水下机器人的操作要求。

技术领域

本发明涉及一种遥控机器人，特别涉及一种用于水下精准测量的遥控机器人，属于遥控水下精准测量技术领域。

背景技术

遥控机器人技术是一种新兴的智能制造技术，受到广泛关注应用。水下遥控机器人是一种能够在水面以下几米甚至几十米深度进行遥控航行的机器人，具有自动航行、遥控导航、自主执行水下任务的能力。与无人机、无人车和无人船相比，它所处的任务环境更加复杂，电子元部件等任何非水密电子部件、机械部件和推进部件均须做水密和耐压保护，否则将发生渗水或漏水导致不能正常使用。水下机器人进行水下观测，其结构多采用框架式或者鱼雷型结构，尤其是水底地形、水流因素复杂的情况，对水下机器人的可操控性、稳定性和推进器利用率等提出了很高的要求，水下机器人低速机动性和可控性的好坏决定了它能否顺利完成特定的水下测量和定点悬停作业工作任务。

水下测量是为开展河道清淤、航道疏浚、流域防洪规划、码头建设等工程提供所需基础数据的一项重要前期工作。多波束水下测深技术由于其低成本、高精度、高分辨率等优良特点受到青睐。但光在水下有独特的传播特性，对蓝绿光的衰减比其他短波长的光衰减要小得多。光波在水中会被吸收，也会发生散射，因此光波在水中的衰减相当快，且衰减程度和传播距离呈指数关系。光在不同水质的传播特性对成像品质有较大影响，在浑浊度低、照明度适中的环境下，视觉测量能够取得更高的精度，随着水下机器人技术的发展，越来越多的水下机器人不仅仅只局限于对水下环境进行简单的观测任务，水下机器人逐渐须要执行一些复杂的水下操作任务，如水下对接、水下测量、水下焊接、水下目标抓取等，这些任务的完成都需要双目视觉精准测量的辅助，因此，进一步研发多波束测深仪和双目精准测量仪协同工作的水下精准测量的遥控机器人十分必要。

现有技术的水下测量工作主要存在以下问题：一是水下测量一般有测量船完成，测量船一般只在水面航行，运动不够灵活，不能实现水下自由运动，不具有定深悬停、直行、旋转、侧移能力，不能直接垂直方向运动，任意运动时无法保持自身稳定，无法完成诸多的水下精准测量工作，不能通过水下狭小区域，不适合用于水下探测、水下测量作业。二是即使使用机器人测量，但使用的机器人重量大，航行时间短，巡航测量范围小，一般不能完成任务，或者需要频繁的补给，水下精准测量实现起来比较困难，测量效率很低，操作繁琐难度很大，水下测量效果不尽如人意，机器人搭载的硬件和软件较为落后，水下机器人航行过程中抖动严重，采集图像的清晰图较差，更是降低了测量的准确性和可靠性。三是遥控机器人没有专门进行路径规划，没有将水下机器人系统与地理信息系统结合，导致机器人水下精准测量路径规划盲目性大，没有充分利用水下区域的地质地貌特征和地理信息数据，测量路径设计科学性系统性差，无法充分发挥遥控机器人的优势。四是没有发挥机器人的优势，自动化和智能技术应用不足，无法实现水下地形数据的获取，无法形成陆上控制系统，实现水下机器人的远程控制、水下地形数据的自动记录、水下地形测量的精度与参数等的设置、水下地形数据的处理与成图等，没有采用系统集成的理念，无法实现水下测量到数据处理的自动化。五是水下测量工具和方法较为落后，没有采用多波束测深仪和双目精准测量仪协同开展水下测量，无法实现了对水下探测目标的高精度和高密度测量，水下机器人无法执行一些复杂的水下操作任务，如水下对接、水下焊接、水下目标抓取等，水下测量相对误差大。

发明内容