專利名稱：一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型設(shè)計水下機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人。
背景技術(shù)：
水下自動機(jī)器人是一種非常適合于水下搜索、調(diào)查、識別和打撈作業(yè)的既經(jīng)濟(jì)又安全的工具。由于水下環(huán)境惡劣危險，人的潛水深度有限，因此提供一種操作簡單、結(jié)構(gòu)精巧、機(jī)械手靈活的水下機(jī)器人已成為一個急需解決的問題
實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡單、結(jié)構(gòu)精巧、機(jī)械手靈活的的基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人，其特征在于包括水下機(jī)器人主體、通過電纜與水下機(jī)器人主體進(jìn)行通訊的岸基設(shè)備以及設(shè)在水下機(jī)器人主體上的驅(qū)動裝置、礦石采集裝置和信息采集裝置；所述驅(qū)動裝置接收岸基設(shè)備的控制信號，并驅(qū)動對應(yīng)的電機(jī)，控制其轉(zhuǎn)動狀態(tài)和速度；所述礦石采集裝置接受岸基設(shè)備的控制，實現(xiàn)水下物塊的采集、移動、搬運、定點投放、卸下等工作；所述信息采集裝置將采集到的礦石采集裝置與水下物塊的位置視頻信號，通過電纜傳回岸基設(shè)備，操作者可根據(jù)接收到的視頻信號，實時改變水下機(jī)器人本體的運動姿態(tài)。其中，所述機(jī)器人主體包括支架、與支架固定連接的連接箍。其中，所述驅(qū)動裝置包括左舷直流減速電機(jī)、右舷直流減速電機(jī)、沉浮電機(jī)、正螺旋槳、反螺旋槳和附帶螺旋槳；所述左舷直流減速電機(jī)、右舷直流減速電機(jī)和沉浮電機(jī)分別通過聯(lián)軸器與正螺旋槳、反螺旋槳和附帶螺旋槳連接；左舷直流減速電機(jī)、右舷直流減速電機(jī)和沉浮電機(jī)的外部分別設(shè)有左壓力克透明筒、右壓力克透明筒和隔水密封筒；正螺旋槳、反螺旋槳和附帶螺旋槳的外部分別設(shè)有整流罩；左壓力克透明筒、右壓力克透明筒和隔水密封筒分別固定在連接箍上；左舷直流減速電機(jī)、右舷直流減速電機(jī)和沉浮電機(jī)的控制端分別通過電纜與岸基設(shè)備的相應(yīng)輸出端連接。其中，所述礦石采集裝置包括與連接箍相連的儲物臺和機(jī)械臂、與機(jī)械臂連接的機(jī)械手；所述機(jī)械臂包括大臂、與大臂相連的小臂、設(shè)置在大臂內(nèi)部的第一舵機(jī)、設(shè)置在小臂內(nèi)部的第二舵機(jī)；所述機(jī)械手包括第三舵機(jī)和與第三舵機(jī)相連的夾持爪，儲物臺的底部設(shè)有第四舵機(jī)；所述第一至第四舵機(jī)的控制端分別通過電纜與岸基設(shè)備的相應(yīng)輸出端連接。其中，所述信息采集裝置包括設(shè)在機(jī)械手內(nèi)部的第一攝像頭和與連接箍相連的第二攝像頭；第二攝像頭的底部與第五舵機(jī)相連接，并且第二攝像頭的外部設(shè)有半球形防水透明罩；所述第一攝像頭和第二攝像頭的輸出端分別與岸基設(shè)備的相應(yīng)輸入端連接，第五舵機(jī)的控制端與岸基設(shè)備的輸出端連接。[0009]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本實用新型結(jié)構(gòu)新穎美觀、通過線纜與岸基設(shè)備進(jìn)行實時通信，便于操作者通過控制飛行搖桿來實現(xiàn)控制機(jī)器人在水下的運動狀態(tài)，機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單且非常靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)精確地抓取、放入指定位置等動作。本實用新型利用飛行搖桿運動控制與比例模型機(jī)械控制，使用起來簡單方便。采用縱向雙推進(jìn)平衡系統(tǒng)，便于執(zhí)行負(fù)重任務(wù)。在外觀結(jié)構(gòu)方面使用雙筒結(jié)構(gòu)，外觀新穎獨特。

圖I是本實用新型的主視圖；圖2是圖I的局部剖視圖；圖3是圖I的仰視圖；圖中1、支架，2-1、左壓力克透明筒，2-2、右壓力克透明筒，3、連接箍，4-1 、左舷直流減速電機(jī)，4-2、右舷直流減速電機(jī)，6-1、正螺旋槳，6-2、反螺旋槳，7、整流罩，8、沉浮電機(jī)，9、附帶螺旋槳，10、儲物臺，11-1、大臂，11-2、小臂，12、隔水密封筒，13、第一舵機(jī)，14、第二舵機(jī)，15、第三舵機(jī)，16、夾持爪，17、第一攝像頭，18、半球形防水透明罩，19、第二攝像頭，20、第四舵機(jī)，21、第五舵機(jī)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖11所示為本實用新型的主視圖，一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人，包括水下機(jī)器人主體、通過電纜與水下機(jī)器人主體進(jìn)行通訊的岸基設(shè)備以及設(shè)在水下機(jī)器人主體上的驅(qū)動裝置、礦石采集裝置和信息采集裝置；其中，驅(qū)動裝置接收岸基設(shè)備的控制信號，并驅(qū)動對應(yīng)的電機(jī)，控制其轉(zhuǎn)動狀態(tài)和速度；礦石采集裝置接受岸基設(shè)備的控制，實現(xiàn)水下物塊的采集、移動、搬運、定點投放、卸下等工作；信息采集裝置將采集到的礦石采集裝置與水下物塊的位置視頻信號，通過電纜傳回岸基設(shè)備，操作者可根據(jù)接收到的視頻信號，實時改變水下機(jī)器人本體的運動姿態(tài)。圖I中，上述機(jī)器人主體包括支架I、與支架I固定連接的連接箍3。如圖2所示為圖I的局部剖視圖，上述驅(qū)動裝置包括左舷直流減速電機(jī)4-1、右舷直流減速電機(jī)4-2、沉浮電機(jī)8、正螺旋槳6-1、反螺旋槳6-2和附帶螺旋槳9 ;左舷直流減速電機(jī)4-1、右舷直流減速電機(jī)4-2和沉浮電機(jī)8分別通過聯(lián)軸器與正螺旋槳6-1、反螺旋槳6-2和附帶螺旋槳9連接；左舷直流減速電機(jī)4-1、右舷直流減速電機(jī)4-2和沉浮電機(jī)8的外部分別設(shè)有左壓力克透明筒2-1、右壓力克透明筒2-2和隔水密封筒12 ;正螺旋槳6-1、反螺旋槳6-2和附帶螺旋槳9的外部分別設(shè)有整流罩7 ;左壓力克透明筒2-1、右壓力克透明筒2-2和隔水密封筒12分別固定在連接箍3上；左舷直流減速電機(jī)4-1、右舷直流減速電機(jī)4-2和沉浮電機(jī)8的控制端分別通過電纜與岸基設(shè)備的相應(yīng)輸出端連接。當(dāng)岸上操作者給驅(qū)動裝置發(fā)出信號時，驅(qū)動裝置驅(qū)動對應(yīng)的電機(jī)并控制其轉(zhuǎn)動狀態(tài)和速度，其中左舷直流減速電機(jī)4-1、右舷直流減速電機(jī)4-2可以實現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、后退和左右轉(zhuǎn)向動作；沉浮電機(jī)8可以實現(xiàn)機(jī)器人的上升與下潛。如圖3所示為圖I的仰視圖，上述礦石采集裝置包括與連接箍3相連的儲物臺10和機(jī)械臂、與機(jī)械臂連接的機(jī)械手；所述機(jī)械臂包括大臂11-1、與大臂11-1相連的小臂11-2、設(shè)置在大臂11-1內(nèi)部的第一舵機(jī)13、設(shè)置在小臂11-2內(nèi)部的第二舵機(jī)14 ;所述機(jī)械手包括第三舵機(jī)15和與第三舵機(jī)15相連的夾持爪16，儲物臺10的底部設(shè)有第四舵機(jī)20 ；所述第一至第四舵機(jī)13-15、20的控制端分別通過電纜與岸基設(shè)備的相應(yīng)輸出端連接。第一舵機(jī)13、第二舵機(jī)14分別控制大小臂實現(xiàn)屈伸，第三舵機(jī)15通過連接桿件控制兩個夾持爪的閉合，從而實現(xiàn)物塊的采集移動搬運、定點投放等高精度復(fù)雜工作，機(jī)械手與機(jī)械臂配合將物塊放在到儲物臺10上，當(dāng)收集完畢后，在合適的位置，第四舵機(jī)20轉(zhuǎn)動儲物臺將物塊卸下。圖I中，信息采集裝置包括設(shè)在機(jī)械手內(nèi)部的第一攝像頭17和與連接箍3相連的第二攝像頭19 ;第二攝像頭19的底部與第五舵機(jī)21相連接，并且第二攝像頭19的外部設(shè)有半球形防水透明罩18 ;所述第一攝像頭17和第二攝像頭19的輸出端分別與岸基設(shè)備的相應(yīng)輸入端連接，第五舵機(jī)21的控制端與岸基設(shè)備的輸出端連接。第二攝像頭19負(fù)責(zé)采集機(jī)械手與物塊相對位置的信息，第五舵機(jī)21的轉(zhuǎn)動帶動·第二攝像頭19，使其主動搜尋物塊的確切位置，便于機(jī)械手抓取物塊，與此同時視頻信號通過線纜傳回岸基屏幕，操作者可根據(jù)圖像實時改變水下機(jī)器人運動姿態(tài)。在實際操作中，操作者可以通過由飛行搖桿改裝而成的控制系統(tǒng)通過線纜的與岸基系統(tǒng)的實時信息傳遞來控制機(jī)器人的運動速度和傾斜角度，其中機(jī)器人的運動方向與運動速度與搖桿的傾斜方向和傾斜角度成正比關(guān)系。機(jī)械臂的運動是由一個比例模型控制的，機(jī)械臂的姿態(tài)與比例模型的姿態(tài)瞬時對應(yīng)。機(jī)器人供電采用12V電源，當(dāng)有市電接口時可以用開關(guān)電源提供電力，當(dāng)戶外移動式時，可以用鉛酸蓄電池來提供電力。
權(quán)利要求1.一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人，其特征在于包括水下機(jī)器人主體、通過電纜與水下機(jī)器人主體進(jìn)行通訊的岸基設(shè)備以及設(shè)在水下機(jī)器人主體上的驅(qū)動裝置、礦石采集裝置和信息采集裝置；所述驅(qū)動裝置接收岸基設(shè)備的控制信號，并驅(qū)動對應(yīng)的電機(jī)，控制其轉(zhuǎn)動狀態(tài)和速度；所述礦石采集裝置接受岸基設(shè)備的控制，實現(xiàn)水下物塊的采集、移動、搬運、定點投放、卸下工作；所述信息采集裝置將采集到的礦石采集裝置與水下物塊的位置視頻信號，通過電纜傳回岸基設(shè)備，操作者可根據(jù)接收到的視頻信號，實時改變水下機(jī)器人本體的運動姿態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人，其特征在于所述機(jī)器人主體包括支架(I)、與支架(I)固定連接的連接箍(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人，其特征在于所述驅(qū)動裝置包括左舷直流減速電機(jī)(4-1)、右舷直流減速電機(jī)(4-2 )、沉浮電機(jī)(8 )、正螺旋槳(6-1)、反螺旋槳(6-2)和附帶螺旋槳(9);所述左舷直流減速電機(jī)(4-1)、右舷直流減速電機(jī)(4-2)和沉浮電機(jī)(8)分別通過聯(lián)軸器與正螺旋槳(6-1)、反螺旋槳(6-2)和附帶螺旋槳(9)連接；左舷直流減速電機(jī)(4-1)、右舷直流減速電機(jī)(4-2)和沉浮電機(jī)(8)的外部分別設(shè)有左壓力克透明筒(2-1)、右壓力克透明筒(2-2)和隔水密封筒(12);正螺旋槳(6-1)、反螺旋槳(6-2)和附帶螺旋槳(9)的外部分別設(shè)有整流罩(7);左壓力克透明筒(2-1)、右壓力克透明筒(2-2 )和隔水密封筒(12 )分別固定在連接箍(3 )上；左舷直流減速電機(jī)(4-1)、右舷直流減速電機(jī)(4-2)和沉浮電機(jī)(8)的控制端分別通過電纜與岸基設(shè)備的相應(yīng)輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人，其特征在于所述礦石采集裝置包括與連接箍(3)相連的儲物臺(10)和機(jī)械臂、與機(jī)械臂連接的機(jī)械手；所述機(jī)械臂包括大臂(11-1)、與大臂(11-1)相連的小臂(11-2)、設(shè)置在大臂(11-1)內(nèi)部的第一舵機(jī)(13)、設(shè)置在小臂(11-2)內(nèi)部的第二舵機(jī)(14);所述機(jī)械手包括第三舵機(jī)(15)和與第三舵機(jī)(15)相連的夾持爪(16)，儲物臺(10)的底部設(shè)有第四舵機(jī)(20);所述第一至第四舵機(jī)(13-15、20)的控制端分別通過電纜與岸基設(shè)備的相應(yīng)輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人，其特征在于所述信息采集裝置包括設(shè)在機(jī)械手內(nèi)部的第一攝像頭(17)和與連接箍(3)相連的第二攝像頭(19);第二攝像頭(19)的底部與第五舵機(jī)(21)相連接，并且第二攝像頭(19)的外部設(shè)有半球形防水透明罩(18);所述第一攝像頭(17)和第二攝像頭(19)的輸出端分別與岸基設(shè)備的相應(yīng)輸入端連接，第五舵機(jī)(21)的控制端與岸基設(shè)備的輸出端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于圖像處理的自主控制水下機(jī)器人，包括水下機(jī)器人主體、通過電纜與水下機(jī)器人主體進(jìn)行通訊的岸基設(shè)備以及設(shè)在水下機(jī)器人主體上的驅(qū)動裝置、礦石采集裝置和信息采集裝置；驅(qū)動裝置接收岸基設(shè)備的控制信號，并控制對應(yīng)的電機(jī)的轉(zhuǎn)動狀態(tài)和速度；礦石采集裝置接受岸基設(shè)備的控制，實現(xiàn)水下物塊的采集、移動、搬運、定點投放、卸下等工作；信息采集裝置將采集到的礦石采集裝置與水下物塊的位置視頻信號傳回岸基設(shè)備，可根據(jù)接收到的視頻信號，實時改變水下機(jī)器人本體的運動姿態(tài)。本實用新型利用飛行搖桿運動控制與比例模型機(jī)械控制，能夠?qū)崿F(xiàn)精確地抓取、放入指定位置等動作，采用縱向雙推進(jìn)平衡系統(tǒng)，便于執(zhí)行負(fù)重任務(wù)。
文檔編號B25J13/08GK202763840SQ20122040963
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月18日
發(fā)明者趙新燦, 黃中意, 馬寬, 張東坤, 秦孝康, 吳光輝 申請人:鄭州大學(xué)