[發明專利]一種采用智能石油勘探機器人系統的石油勘探方法有效
| 申請號： | 201810913307.9 | 申請日： | 2018-08-13 |
| 公開（公告）號： | CN109029473B | 公開（公告）日： | 2019-08-23 |
| 發明（設計）人： | 陳梁 | 申請（專利權）人： | 中國石油大學(華東) |
| 主分類號： | G01C21/32 | 分類號： | G01C21/32;G01C21/00;G01V9/00;G05D27/02;G05F1/66;B25J11/00 |
| 代理公司： | 青島申達知識產權代理有限公司 37243 | 代理人： | 霍本俊 |
| 地址： | 266000 山*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 石油勘探 智能 機器人 機器人系統 勘探 安防 信息傳輸模塊 惡劣環境 勘探過程 勘探領域 勘探效率 能源驅動 遙控監測 智能采集 續航 機械臂 航模 采樣 巡邏 分配 能源 石油 主導 | ||
1.一種采用智能石油勘探機器人系統的石油勘探方法，其特征在于，智能石油勘探機器人系統包括勘探機器人和遙控監測中心，所述勘探機器人包括自主導航控制模塊、機械臂、信息傳輸模塊和能源驅動模塊；
所述自主導航控制模塊包括采集環境信息的環境傳感器和SLAM組件，所述自主導航控制模塊能夠控制勘探機器人自主進行石油勘探的先遣偵查與返程導航；
所述機械臂包括采樣機構、采樣控制模塊和關節驅動電機，所述機械臂能夠通過采樣控制模塊控制關節驅動電機的輸出功率，驅動采樣機構的夾持關節轉動來抓取樣本；
所述能源驅動模塊包括太陽能電池模組和驅動底盤，太陽能電池模組與驅動底盤供電連接，所述驅動底盤通過驅動控制模塊控制行進驅動電機輸出功率驅動勘探機器人運動；
所述遙控監測中心設置有遙感機械手套，所述遙感機械手套通過信息傳輸模塊與機械臂通訊連接，所述遙感機械手套內設置有體感傳感器，能夠采集人體手臂動作信息并傳輸至勘探機器人；
所述自主導航控制模塊的SLAM組件通過點到直線間的距離公式獲得機器人的橫向偏差大小，進而控制勘探機器人進行導航，具體處理步驟包括：
①以勘探機器人的運動坐標系為xoy，由預走路線中的直線和目標點在勘探機器人所處的橫縱坐標幾何環境中形成直角三角形：
其中，XP為橫坐標，YP為縱坐標，γ為轉彎曲率，逆時針轉彎γ＞0，順時針轉彎γ＜0，d為橫向位置誤差，Ld為純路徑跟蹤的前視距離，ψ為機器人航向偏差；
②通過勘探機器人運動學模型獲得勘探機器人的目標轉角：
為機器人航向的變化率，L為機器人前后軸距，o為機器人前進速度，δ為機器人目標轉角。
2.根據權利要求1所述的石油勘探方法，其特征在于，所述自主導航控制模塊通過環境傳感器獲取并跟蹤勘探機器人位姿，通過SLAM組件處理獲得勘探機器人預走路線角度，SLAM組件利用路徑跟蹤算法對機器人預走路線進行跟蹤。
3.根據權利要求2所述的石油勘探方法，其特征在于，所述位姿包括勘探機器人的當前位置、轉彎姿態以及運動速度。
4.根據權利要求2所述的石油勘探方法，其特征在于，所述SLAM組件利用GPS定位勘探機器人路徑航向，并依據實時動態差分定位獲得厘米級定位精度，用于勘探機器人自主導航。
5.根據權利要求4所述的石油勘探方法，其特征在于，SLAM組件包括樹莓派嵌入式模塊、Ubuntu模塊和ROS，ROS安裝移植于Ubuntu模塊中并嵌入樹莓派嵌入式模塊。
6.根據權利要求1所述的石油勘探方法，其特征在于，在所述機械臂中，所述采樣機構包括具有若干機械指的機械手，機械指和機械手的手掌內設置有超聲傳感器和壓力傳感器。
7.根據權利要求6所述的石油勘探方法，其特征在于，在所述能源驅動模塊中所述驅動底盤包括框架式車架、雙排履帶和行進驅動電機。
8.根據權利要求1所述的石油勘探方法，其特征在于，所述勘探機器人的太陽能電池模組包括太陽能電池板、多向光敏電阻和旋轉云臺，多向光敏電阻安裝于太陽能電池板的不同朝向位置，所述太陽能電池板通過旋轉云臺與驅動底盤轉動連接。
9.根據權利要求8所述的石油勘探方法，其特征在于，在所述太陽能電池模組中所述太陽能電池板的最大方位角為360°，最大俯仰角為110°。
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