[發(fā)明專利]一種用于污水池中曝氣盤的清洗機(jī)器人系統(tǒng)

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• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN110482717A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏延輝;鄭志;楊鵬飛;劉靜;賀佳林;蔣志龍;姜瑤瑤;馬博也
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F7/00
• 分類號(hào): C02F7/00;C02F3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于污水池中曝氣盤的清洗機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：包括水面部分和水下部分，水面部分包括水面操控臺(tái)、水面絞車、以太網(wǎng)光端機(jī)一、高壓電輸出系統(tǒng)，水面絞車、高壓電輸出系統(tǒng)通過以太網(wǎng)光端機(jī)一與水面操控臺(tái)進(jìn)行信息傳輸；水下部分包括水下控制器、以太網(wǎng)光端機(jī)二、視頻光端機(jī)、水下攝像頭、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、四個(gè)垂直推進(jìn)器、四個(gè)水平推進(jìn)器、曝氣盤清洗工具、曝氣盤更換工具、浮力材料、機(jī)器人框架，水下控制器分別控制曝氣盤清洗工具、曝氣盤更換工具、四個(gè)垂直推進(jìn)器和四個(gè)水平推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)電路、慣導(dǎo)系統(tǒng)，電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過、視頻光端機(jī)通過以太網(wǎng)光端機(jī)二與水下控制器進(jìn)行信息傳輸，機(jī)器人框架設(shè)置有四個(gè)可調(diào)節(jié)的支腿，浮力材料設(shè)置在機(jī)器人框架上，四個(gè)水平推進(jìn)器水平設(shè)置在機(jī)器人框架的四個(gè)角上，四個(gè)垂直推進(jìn)器豎直設(shè)置在機(jī)器人框架上且位于浮力材料上設(shè)置的凹槽中，水下攝像頭有兩個(gè)、分別設(shè)置在機(jī)器人框架上，且兩個(gè)水下攝像頭構(gòu)成雙目立體視覺系統(tǒng)，水面部分和水下部分通過零浮力電纜相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污水池中曝氣盤的清洗機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：雙目立體視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水池中曝氣盤的堵塞檢測，檢測過程包括：首先對(duì)采集到的圖像進(jìn)行水下預(yù)處理，對(duì)污水中的圖像進(jìn)行去躁、增強(qiáng)和曝氣盤的邊緣進(jìn)行提??；然后通過立體匹配方法對(duì)曝氣盤進(jìn)行目標(biāo)匹配識(shí)別；最后再通過三維重建對(duì)曝氣盤進(jìn)行位置測量，實(shí)現(xiàn)位置測量，為清洗和更換曝氣盤做準(zhǔn)備。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于污水池中曝氣盤的清洗機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：曝氣盤清洗工具采用盤式空化射流清洗裝置對(duì)曝氣盤進(jìn)行清洗，空化射流盤放置在清洗機(jī)器人的底部中心處，通過水下攝像頭測量曝氣盤在水下位置，操控清洗機(jī)器人在曝氣盤一定高度進(jìn)行水平移動(dòng)，使得空化射流盤對(duì)準(zhǔn)曝氣盤，然后操控清洗機(jī)器人潛到污水池底部，四個(gè)支腿穩(wěn)定支撐，開啟空化射流盤，對(duì)準(zhǔn)曝氣盤進(jìn)行清洗；清洗過程中，可通過攝像頭觀測曝氣盤的清洗效果，直至達(dá)到要求。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于污水池中曝氣盤的清洗機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：曝氣盤更換工具設(shè)置在機(jī)器人框架下方，包括水密電機(jī)、與水密電機(jī)輸出端連接的絲杠、設(shè)置在絲杠上的滑塊、設(shè)置在絲杠下端的定位機(jī)構(gòu)，滑塊與機(jī)器人框架固連，定位機(jī)構(gòu)底部的周向上均布有八個(gè)卡箍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或3述的一種用于污水池中曝氣盤的清洗機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：曝氣盤更換工具設(shè)置在機(jī)器人框架下方，包括水密電機(jī)、與水密電機(jī)輸出端連接的絲杠、設(shè)置在絲杠上的滑塊、設(shè)置在絲杠下端的定位機(jī)構(gòu)，滑塊與機(jī)器人框架固連，定位機(jī)構(gòu)底部的周向上均布有八個(gè)卡箍。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于污水池中曝氣盤的清洗機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：曝氣盤更換工具包括兩個(gè)過程：

替換過程：首先操控清洗機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到曝氣盤上方，利用雙目立體視覺系統(tǒng)輔助對(duì)曝氣盤進(jìn)行識(shí)別，并控制清洗機(jī)器人在曝氣盤一定高度進(jìn)行水平移動(dòng)，將更換工具的定位機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)曝氣盤，然后操控清洗機(jī)器人潛到污水池底部，四個(gè)支腿穩(wěn)定支撐，再次控制水平推進(jìn)器，微調(diào)清洗機(jī)器人水平位置，使得更換工具的定位機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)曝氣盤，控制水密電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠將更換機(jī)構(gòu)逐步接觸曝氣盤后，反向旋出，直至曝氣盤完全從污水池輸送管道上旋出，完成廢棄的曝氣盤拆除；

安裝過程：將更換的曝氣盤放置在更換工具的定位機(jī)構(gòu)中，清洗機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到需要更換的曝氣盤安裝孔上方，利用雙目立體視覺輔助對(duì)曝氣盤安裝孔進(jìn)行識(shí)別，并控制清洗機(jī)器人在曝氣盤安裝位置的一定高度進(jìn)行水平移動(dòng)，將更換工具的定位機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)曝氣盤安裝孔，然后操控清洗機(jī)器人潛到污水池底部，四個(gè)支腿穩(wěn)定支撐，再次控制水平推進(jìn)器，微調(diào)清洗機(jī)器人水平位置，使得更換工具的定位機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)曝氣盤安裝孔，控制水密電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠將更換機(jī)構(gòu)逐步將曝氣盤安裝到安裝孔，不斷旋進(jìn)，當(dāng)旋進(jìn)到位時(shí)，卡箍自動(dòng)松開，完成新的曝氣盤安裝。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于污水池中曝氣盤的清洗機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：曝氣盤更換工具包括兩個(gè)過程：

替換過程：首先操控清洗機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到曝氣盤上方，利用雙目立體視覺系統(tǒng)輔助對(duì)曝氣盤進(jìn)行識(shí)別，并控制清洗機(jī)器人在曝氣盤一定高度進(jìn)行水平移動(dòng)，將更換工具的定位機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)曝氣盤，然后操控清洗機(jī)器人潛到污水池底部，四個(gè)支腿穩(wěn)定支撐，再次控制水平推進(jìn)器，微調(diào)清洗機(jī)器人水平位置，使得更換工具的定位機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)曝氣盤，控制水密電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠將更換機(jī)構(gòu)逐步接觸曝氣盤后，反向旋出，直至曝氣盤完全從污水池輸送管道上旋出，完成廢棄的曝氣盤拆除；

安裝過程：將更換的曝氣盤放置在更換工具的定位機(jī)構(gòu)中，清洗機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到需要更換的曝氣盤安裝孔上方，利用雙目立體視覺輔助對(duì)曝氣盤安裝孔進(jìn)行識(shí)別，并控制清洗機(jī)器人在曝氣盤安裝位置的一定高度進(jìn)行水平移動(dòng)，將更換工具的定位機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)曝氣盤安裝孔，然后操控清洗機(jī)器人潛到污水池底部，四個(gè)支腿穩(wěn)定支撐，再次控制水平推進(jìn)器，微調(diào)清洗機(jī)器人水平位置，使得更換工具的定位機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)曝氣盤安裝孔，控制水密電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠將更換機(jī)構(gòu)逐步將曝氣盤安裝到安裝孔，不斷旋進(jìn)，當(dāng)旋進(jìn)到位時(shí)，卡箍自動(dòng)松開，完成新的曝氣盤安裝。