[發明專利]一種波浪補償打撈機器人系統

有效

• 申請號: 201710494430.7
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107186752B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 盧道華;陳文君;王佳;韓彬
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;江蘇科技大學海洋裝備研究院
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00;B25J13/08;B25J11/00;B63B27/00;B63B39/00
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

1.一種波浪補償打撈機器人系統的工作方法，其特征在于：該方法所使用的波浪補償打撈機器人系統包括機械臂機構、慣導傳感器、運動控制器、計算機和視覺檢測器；該波浪補償打撈機器人系統安裝在船舶上；

所述機械臂機構包括基座、縱向導軌、橫向導軌和機械臂；所述縱向導軌與橫向導軌互相垂直且設置在同一水平面上，所述基座通過運動控制器可沿著互相垂直的橫向導軌與縱向導軌往復移動；所述機械臂通過螺栓組固定連接在基座上，機械臂跟隨基座沿著橫向導軌或縱向導軌移動；所述機械臂由伺服電機驅動；

所述慣導傳感器位于機械臂的旁側且連接固定在基座上，實時測量因風浪引起的數據變換并向計算機發送所測試的數據；

所述計算機分別與慣導傳感器、運動控制器和視覺檢測器進行數據交換；所述計算機處理慣導傳感器輸出的數據，以及建立模型、預測和輸出數據；所述計算機向運動控制器發送指令；所述計算機處理視覺檢測器的傳輸數據；

所述運動控制器的一端與計算機進行數據交換，運動控制器的另一端與機械臂的伺服電機相連并控制機械臂進行補償運動；

所述視覺檢測器包括第一攝像機和第二攝像機；第一攝像機與第二攝像機分別安裝在機械臂機構上；

該工作方法為：

S1：首先視覺檢測器采集待打撈工件的圖像，并將得到的待打撈工件圖像根據標定的模板圖形進行比對，尋找與所述模板匹配的特征圖形，特征圖形經計算機提取出反映執行器和工件的位姿偏差信息，根據第一攝像機和第二攝像機的坐標系統與機械臂坐標系統的映射關系進行變換，得到工件在機械臂坐標系統內的坐標，通過圖像的特征誤差得到機械臂的運動位置增量，并將其傳遞給機械臂的伺服電機，確定伺服電機的轉速和轉向，根據待打撈工件坐標計算出機器臂路徑軌跡；

根據第一攝像機和第二攝像機采集到的圖像得到的坐標數據，通過驅動電機將慣導傳感器和機械臂通過橫向導軌和縱向導軌移動到工作位置；

S2：利用慣導傳感器實時檢測出船舶因風浪引起的變化來檢測到船舶的橫搖、縱搖和艏搖運動參數，并將這些數據輸入到計算機中，并向計算機提供一個預測算法；

S3：慣導傳感器輸送的數據在計算機中進行濾波預處理和數據歸一化處理并建立模型，計算機根據建立的模型和慣導傳感器檢測到的數據，預測波浪的情況；計算機根據預測的波浪情況確定目標點的在波浪作用下位置坐標，并與實際所明確的目標點坐標進行對比，計算出補償數據；

S4：計算機將補償數據傳遞給運動控制器，運動控制器根據船舶的位移和速度變化率的大小，經運算后給出控制信號，并將其傳遞給機械臂伺服驅動器，伺服驅動器根據控制信號的大小，決定伺服電機的轉速和轉向，伺服電機驅動機械臂完成波浪補償功能；

S5：慣導傳感器不斷地將檢測到的船舶的實際位移、速度參數反饋給計算機，計算機處理后反饋給運動控制器，運動控制器根據位移和速度的變化率的大小再計算出下一周期控制信號的大小，并將其傳遞給機械臂伺服驅動器，進行下一周期的控制；

S6：伺服電機根據波浪補償數據和視覺處理數據，驅動機械臂執行打撈工件的打撈任務。

2.根據權利要求1所述的一種波浪補償打撈機器人系統的工作方法，其特征在于：所述S3中建立模型為通過將慣導傳感器輸送的數據在零均值和平穩化處理后通過計算機計算出自相關函數acf和偏相關函數pacf?,根據函數曲線判定AR模型。