[發(fā)明專利]一種多足機器人水下滑翔方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810754693.1
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108945359B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦洪德;劉傳奇;朱仲本;王剛;邢森林;余相
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63G8/00
• 代理公司: 34131 合肥國和專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 崔雅麗

本發(fā)明涉及一種多足機器人水下滑翔方法，其中多足機器人包括主體結(jié)構(gòu)、左側(cè)第一至第四機械足、右側(cè)第一至第四機械足、控制系統(tǒng)、電池組、浮力調(diào)節(jié)裝置和重心調(diào)節(jié)裝置；該多足機器人通過機械足驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)使機械足合并組成完整的滑翔翼，在浮力和重心周期變化下實現(xiàn)行走和水下滑翔兩種模式的自如切換，并且具有自動校正航向功能；該方法具備作業(yè)范圍廣，環(huán)境適應(yīng)能力強，運動模式多樣的優(yōu)點，在近海平臺基座巡檢的過程中既可以通過爬行近距離多方位觀測，又可以通過滑翔模式方便的切換作業(yè)地點，因此該項目的探索研究對于近海平臺巡檢具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為涉及海洋與航行領(lǐng)域，為一種具有行走和滑翔雙模式切換的多足機器人水下滑翔方法。

背景技術(shù)

隨著我國海洋強國戰(zhàn)略的不斷推進，對海洋資源的不斷開發(fā)，海洋石油鉆井平臺的數(shù)量也飛速增長。目前我國正在服役的海洋平臺有160多座，其中大約有30％在役的近海平臺進入老齡化，對這些平臺基座裂紋與腐蝕狀態(tài)的定期巡檢可以在確保安全的情況下延長5-10年服役期，產(chǎn)生高達數(shù)十億元的經(jīng)濟效益。

現(xiàn)有的海洋平臺基座巡檢一般是依靠潛水員，成本高且安全性較低。傳統(tǒng)的遙控水下機器人(ROV)在水中航行，操控方便，且其發(fā)展已較為成熟，是目前進行近海平臺基座巡檢的主要工具，但其效果往往不盡人意。海底地形崎嶇不平且環(huán)境復雜多變，存在著大量的淤泥、巖石，傳統(tǒng)的ROV無法近距離多方位對海底設(shè)施進行巡檢，由于近海海水能見度低，ROV巡檢的準確性不足；在近海浪和流作用劇烈，其運動性能易受影響；近海海底有大量的海洋沉積物和海洋生物，ROV在運動過程中螺旋槳和臍帶纜容易被水草等海洋植物纏繞，影響其巡檢效果。人們迫切需要一種可以在崎嶇的海底、灘涂、淤泥靈活穩(wěn)定運動的特種機器人來完成近海平臺基座的巡檢。

相比于傳統(tǒng)ROV，以多足爬行為主要運動模式的多足機器人具備緊貼地面運動的能力，可以近距離多方位觀察海底平臺基座裂紋與腐蝕狀態(tài)，巡檢的準確性有很大提高，且多足機器人機體形狀扁平，不易受浪和流的影響。

目前，水下滑翔機的技術(shù)已日趨完善，其驅(qū)動系統(tǒng)巧妙地利用了航行時浮力的變化，將航行器的浮力變換轉(zhuǎn)換為前進驅(qū)動力，從而降低能耗，實現(xiàn)了水下航行器的長時間水下航行。水下滑翔機的低功耗運動模式為多足機器人轉(zhuǎn)換作業(yè)地點困難提供了解決方案。水下滑翔機的滑行運動離不開大翼展滑翔翼，多足機器人可以通過同一套機械結(jié)構(gòu)變形實現(xiàn)步行足與水下滑翔機滑翔翼之間的轉(zhuǎn)換，使多足機器人與水下滑翔機的結(jié)合成為可能。將水下滑翔機浮力調(diào)節(jié)與重心調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用于多足機器人，通過變形實現(xiàn)行走和滑翔模式的切換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明融合足式行走技術(shù)與浮力姿態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)，設(shè)計一型兼具仿生蟹靈活穩(wěn)定和水下滑翔機能耗低、作業(yè)時間長特點的多足機器人。該多足機器人搭載液壓油浮力調(diào)節(jié)裝置和重心調(diào)節(jié)裝置，通過機械足驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)使機械足合并組成完整的滑翔翼，在浮力和重心周期變化下實現(xiàn)水下滑翔，使其具備作業(yè)范圍廣，環(huán)境適應(yīng)能力強，運動模式多樣的優(yōu)點，在近海平臺基座巡檢的過程中既可以通過爬行近距離多方位觀測，又可以通過滑翔模式方便的切換作業(yè)地點。該項目的探索研究對于近海平臺巡檢具有重要意義。

本發(fā)明為一種多足機器人水下滑翔方法，其特征在于：方法分為四個步驟，分別為多足機器人結(jié)構(gòu)設(shè)定、多足機器人外形結(jié)構(gòu)切換、多足機器人工作模式切換和多足機器人航向調(diào)整與校正；

多足機器人水下滑翔方法具體步驟如下：

一、多足機器人結(jié)構(gòu)設(shè)定：

多足機器人包括主體結(jié)構(gòu)、左側(cè)第一至第四機械足、右側(cè)第一至第四機械足、控制系統(tǒng)、電池組、浮力調(diào)節(jié)裝置和重心調(diào)節(jié)裝置；

多足機器人的基本運動模式為行走模式，即通過各個機械足上驅(qū)動電機輸出軸的旋轉(zhuǎn)進行海底行走，多足機器人的另一種運動模式為通過機械足變形轉(zhuǎn)化為滑翔模式，通過浮力調(diào)節(jié)裝置和重心調(diào)節(jié)裝置協(xié)調(diào)工作，使多足機器人在海底到海面之間的豎直面內(nèi)滑翔前進，實現(xiàn)遠距離遷移，滑翔模式分為向上滑翔模式和向下滑翔模式；