[發(fā)明專利]一種大型水下機器人分段位姿檢測對接裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111519384.4
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114379742A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 王海龍;胡志強;張竺英;劉相斌;肖揚;許凱林;祝普強;張斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所;廣東智能無人系統研究院
• 主分類號: B63B73/60
• 分類號: B63B73/60;B63C11/52
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 汪海

本發(fā)明涉及一種大型水下機器人分段位姿檢測對接裝置及方法，其中兩個調整機構均包括前支座、后支座和四個X向移動的小車，小車內設有Y向移動的橫移座，橫移座上設有Z向升降的支撐軸，前支座兩端分別通過前側兩個小車上的支撐軸支撐，后支座兩端分別通過后側兩個小車上的支撐軸支撐，第一艙段兩端通過第一調整機構中的后支座和前支座支撐，第二艙段兩端通過第二調整機構中的后支座和前支座支撐，第一艙段和第二艙段對接端面法蘭上均設有靶球，且各個靶球通過激光跟蹤儀掃描，小車、橫移座和支撐軸均通過控制系統控制移動，且控制系統根據激光跟蹤儀掃描的靶球位置計算移動量。本發(fā)明能夠準確反映艙段對接端面的位置姿態(tài)，并且自動調整對接。

技術領域

本發(fā)明涉及大型水下機器人裝配領域，具體地說是一種大型水下機器人分段位姿檢測對接裝置及方法。

背景技術

大型水下機器人結構常用分段加工再組裝的方式成型，而在艙段對接裝配過程中，需要根據不同情況對艙段的位置和姿態(tài)進行調整，但是由于水下機器人艙段結構尺寸龐大且重量較大，在對接時難以觀察判斷實際位姿狀態(tài)，這使得裝配過程變得困難，若不能精確檢測艙段位姿并調整至理想狀態(tài)，艙段對接時產生的沖擊力就會損壞艙體結構和艙內組件，因此如何精確檢測并調整大型水下機器人艙段位置姿態(tài)以使其滿足對接要求就顯得尤為重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種大型水下機器人分段位姿檢測對接裝置及方法，其利用激光跟蹤儀作為測量手段，能夠準確測量標記點坐標并反映對接端面的位置姿態(tài)，同時利用兩個調整機構自動完成兩個艙段的位姿調整和對接，提高了對接效率和質量。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種大型水下機器人分段位姿檢測對接裝置，包括第一調整機構、第二調整機構、軌道、激光跟蹤儀、靶球和控制系統，其中軌道沿著X向設置，所述第一調整機構和第二調整機構結構相同，均包括前支座、后支座和四個分別沿著對應軌道移動的小車，所述小車內設有沿著Y向移動的橫移座，且所述橫移座上設有沿著Z向升降的支撐軸，所述前支座兩端分別通過前側兩個小車上的支撐軸支撐，所述后支座兩端分別通過后側兩個小車上的支撐軸支撐，第一艙段后端通過第一調整機構中的后支座支撐、前端通過第一調整機構中的前支座支撐，第二艙段后端通過第二調整機構中的后支座支撐、前端通過第二調整機構中的前支座支撐，所述第一艙段前端的第一對接端面法蘭上以及所述第二艙段前端的第二對接端面法蘭上均設有靶球，且各個靶球通過所述激光跟蹤儀掃描，所述小車、橫移座和支撐軸均通過所述控制系統控制移動，且所述控制系統根據激光跟蹤儀掃描的靶球位置計算移動量。

所述小車內設有行走驅動裝置、橫移驅動裝置和升降驅動裝置，所述小車通過所述行走驅動裝置驅動行走，所述橫移座與小車內部支撐板滑動連接并通過所述橫移驅動裝置驅動橫移，所述升降驅動裝置安裝于所述橫移座上，且所述支撐軸與所述升降驅動裝置的輸出端固連，所述行走驅動裝置、橫移驅動裝置和升降驅動裝置均通過所述控制系統控制。

所述靶球安裝于一個靶座上，所述靶座下端設有安裝底板。

所述第一對接端面法蘭和第二對接端面法蘭上均設有法蘭孔，所述安裝底板設于對應的法蘭孔中，所述靶座下端與所述安裝底板磁吸固連，所述靶球與對應的靶座磁吸固連。

所述第一對接端面法蘭和第二對接端面法蘭上均設有四個靶球，且各個靶球均設于靠近所述激光跟蹤儀一側并沿著圓周方向等角度布置。

一種根據所述的大型水下機器人分段位姿檢測對接裝置的方法，包括如下步驟：

步驟一：第一調整機構中的小車帶動第一艙段移動至指定位置，第二調整機構中的小車帶動第二艙段移動至指定位置；

步驟二：建立全局坐標系；

步驟三：利用激光跟蹤儀依次掃描讀取第一艙段上的各個靶球標記點坐標，并利用最小二乘法擬合圓面，獲得垂直于圓心的矢量坐標P₀′；