[發明專利]一種水下觀測機器人及控制方法

在審

• 申請號: 201910315927.7
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN109941409A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 李致富;黃楠;馮凱力;葉綾意;沈文學;鄭義杰;范俊宇
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種水下觀測機器人，其特征在于，包括平臺主體、觀測裝置、傳輸裝置和控制裝置，

所述平臺主體包括密封艙、多個水下推進器和驅動電機，所述驅動電機驅動水下推進器轉動，所述水下推進器包括水平推進器和垂直推進器；所述觀測裝置包括攝像頭和照明模塊；所述控制裝置經過傳輸裝置建立信號傳輸通道，觀測裝置獲得的圖像視頻信息經傳輸裝置傳輸到用戶端，所述觀測裝置設于密封艙內；

所述控制裝置包括陀螺儀傳感器和控制器，所述陀螺儀傳感器用于檢測機器人偏轉角度，所述控制器接收用戶端預設控制信號并控制驅動電機。

2.根據權利要求1所述的水下觀測機器人，其特征在于，所述傳輸裝置包括RS485信號線纜、樹莓派和電力載波傳輸模塊，

所述控制裝置通過RS485信號線纜與用戶端連接，建立信號傳輸通道，所述樹莓派對觀測裝置獲得的圖像視頻信息進行數據處理，所述電力載波傳輸模塊將處理后的圖像視頻信息傳輸到用戶端。

3.根據權利要求1所述的水下觀測機器人，其特征在于，還包括深度檢測裝置，所述深度檢測裝置通過傳輸裝置將測得的深度數據傳到用戶端。

4.根據權利要求1所述的水下觀測機器人，其特征在于，所述平臺主體還包括推進器承接板、垂直轉換板、第一側板、第二側板、第一安裝板和第二安裝板，

所述第二安裝板一側與第一側板連接，另一側與第二側板連接，所述垂直轉換板一側與第一側板連接，另一側與第二側板連接，所述密封艙安裝在第二安裝板上，第一安裝板與第二安裝板相互配合安裝，所述推進器承接板一側與第二安裝板連接，另一側與垂直轉換板連接，水平推進器安裝在推進器承接板上，垂直推進器安裝在第二安裝板上。

5.根據權利要求4所述的水下觀測機器人，其特征在于，所述垂直轉換板上設有透水槽，所述第一側板、第二側板上均設有鏤空槽。

6.根據權利要求4所述的水下觀測機器人，其特征在于，所述第一安裝板與第二安裝板上均設有定位銷孔，所述第一側板與第二側板上設有負重安裝孔。

7.根據權利要求4所述的水下觀測機器人，其特征在于，所述第一安裝板和第二安裝板均通過角碼與垂直轉換板連接，所述推進器承接板與第二安裝板、垂直轉換板均采用楔形連接。

8.根據權利要求1所述的水下觀測機器人，其特征在于，所述密封艙包括透明頂蓋、密封墊圈、立柱、第一法蘭，第二法蘭、固定板、隔板和密封亞克力板，

所述透明頂蓋設于密封艙頂部，所述透明頂蓋與第一法蘭之間通過密封墊圈連接，所述第一法蘭與第二法蘭之間通過多個立柱連接，所述立柱穿過固定板和隔板。

9.一種水下觀測機器人的控制方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1、用戶端發送預設移動路徑的數據，控制器根據用戶端信號和機器人的偏轉角度變化情況，對水下推進器發出控制信號；

S2、控制器通過陀螺儀傳感器獲得水下觀測機器人的角度數據，對機身平衡狀態進行評估；

S3、通過平衡狀態評估數據，控制器規劃出能恢復水下觀測機器人平衡狀態的水下推進器運行狀況，控制水下推進器進行平衡調整；

S4、水下觀測機器人按照預設移動路徑進行移動，同時對水下物體進行拍攝；

S5、對攝像頭獲得的水下視頻圖像進行濾波、壓縮處理，處理后的視頻圖像信息傳輸到用戶端，同時將監測到的深度數據、控制信號、機器人偏轉角度傳輸到用戶端；

S6、判斷是否觀測到圖像，若無法觀測到圖像，執行步驟S7，若已觀測到圖像，則執行步驟S8；

S7、打開照明模塊進行輔助觀測；

S8、保持水下觀測機器人的平衡，等待用戶端發出新的期望移動路徑。

10.根據權利要求9所述的水下觀測機器人的控制方法，其特征在于，步驟S3控制水下推進器進行平衡調整的具體步驟如下：

陀螺儀傳感器獲得當前的偏轉角度數據，包括偏轉角度、偏轉角速度和偏轉角加速度；

控制器根據歷史運動數據及陀螺儀傳感器獲得的當前偏轉角度數據，評估當前狀態，包括穩定，左傾，右傾狀態；

控制器控制驅動電機運轉，在空間中設有六個自由度，不同的自由度對應不同的驅動電機運轉方式，驅動電機相應地驅動水下推進器進行平衡調整。