一種索驅動水下檢測機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水下檢測機器人，特別涉及一種采用繩索驅動的水下視覺檢測機器人。
【背景技術】
[0002]水下工程、水下檢測機器人、水下電視等水下檢測裝備已廣泛應用于水下檢測與作業，目前常用的水下檢測機器人大多采用螺旋槳推進器驅動，特別是在海洋裝備中，大量使用螺旋槳推進器驅動水下機器人進行升降和移動，但是，在水質較差的江、河、湖泊中，螺旋槳推進式的水下機器人存在明顯的不足，螺旋槳推進器在運轉的過程中，由于大量攪動了水體中的泥沙，容易增加水體的渾濁度，導致成像檢測的質量降低。另一方面，水下電視采用單一的繩索垂吊，水下攝像系統只能在小范圍內調整角度和位置，無法實現在水下三維空間范圍內快速移動視覺掃查檢測。
[0003]我國的內河流域水體含有大量的泥沙、微生物等雜質，嚴重影響水下成像檢測的質量，而大量的水下結構，例如河堤、大壩、閘口等，長期浸泡在水中，承受較大的水壓，因此，急需要一種能夠在水質較差的水體中能夠實現大范圍掃查，獲得高清晰度圖像的水下檢測機器人。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種可用于水質較差的環境中獲得更好畫面清晰度的檢測機器人。
[0005]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種索驅動水下檢測機器人，包括至少一個水上平臺、卷揚機單元、水下移動平臺、水下機械臂單元、相機、光源、電源、控制器單元和交互控制單元；所述水上平臺位于水面以上，每個所述水上平臺上固定有至少一個所述卷揚機單元，所述卷揚機單元包括卷筒、齒輪組、卷揚機電機、卷揚機位姿傳感器和卷揚機編碼器；所述卷筒連接在所述齒輪組的一側，所述卷揚機電機連接在所述齒輪組的另一側；所述卷揚機位姿傳感器與所述水上平臺固定連接，所述卷揚機編碼器設置在所述卷揚機電機或所述卷筒上；所述水下移動平臺與所述卷揚機單元之間通過繩索連接；所述水下移動平臺設有一個水下控制單元和至少一組移動平臺姿態傳感器；所述水下機械臂單元的一端設置在所述水下移動平臺上；所述相機與所述光源分別套接在所述水下機械臂單元的另一端上；所述水下控制單元固定在所述水下移動平臺上，所述水下機械臂單元、相機、光源、移動平臺姿態傳感器和控制器單元分別與所述水下控制單元線路連接；所述電源連接有電源控制器，所述電源控制器分別與水下控制單元和控制器單元線路連接。
[0006]優選地，所述水上移動平臺采用船、車輛、固定建筑物或固定吊具中的一種或幾種的組合。
[0007]優選地，所述水下機械臂單元包括機械臂驅動器、機械臂電機、機械臂編碼器和至少一個機械臂關節；所述機械臂關節的一端固定在所述水下移動平臺上，所述相機與所述光源分別套接在所述機械臂關節的另一端，所述機械臂驅動器和所述機械臂編碼器與所述水下控制單元線路連接。
[0008]優選地，所述水下移動平臺的整體密度大于工作環境水體的密度。
[0009]優選地，所述卷揚機位姿傳感器為陀螺儀、加速度傳感器、三軸傾角傳感器、電子羅盤、激光測距傳感器或超聲傳感器中的一種或幾種的組合。
[0010]優選地，所述水下移動平臺位姿傳感器為陀螺儀、加速度傳感器、三軸傾角傳感器、電子羅盤、激光測距傳感器或超聲傳感器中一種或幾種的組合。
[0011]優選地，所述交互操作單元包括分別與控制器單元線路連接的遠程監控模塊、手動控制模塊和顯示器。
[0012]優選地，所述遠程監控模塊采用臺式計算機、筆記本電腦、工控機、平板電腦或智能手機中的一種或多種的組合。優選地，手動控制模塊采用移動式控制盒和至少一個按鈕及指示燈的固定式控制操作面板。優選地，遠程監控模塊、手動控制模塊和顯示器分別與控制器單元采用GPRS、短信、3G網絡、4G網絡、無線局域網、有線英特網、藍牙、電話線、232串行通信線、485串行通信線、CAN總線或USB中的一種或多種的組合連接。
[0013]基于上述技術方案，本發明的有益效果是:本發明通過采用索驅動的方式，控制移動平臺在水下作上升和水平移動動作，機械臂在小范圍內調節相機，實現對水下檢測機器人的移動控制，然后再通過水下移動平臺上的機械臂調整相機和光源的位姿，獲得清晰的圖像，實現對水下結構的視覺檢測；可避免采用螺旋槳使水體更加渾濁而成像檢測的質量，從而可以提尚最終的檢測效果，提尚水下成像檢測的靈敏度。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的結構示意圖；
[0015]圖2是本發明的控制系統結構示意圖；
[0016]圖3是本發明的水下控制系統結構示意圖。
[0017]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0018]1.水上平臺；2.卷揚機單元；21.卷筒；22.齒輪組；23.卷揚機電機；24.卷揚機位姿傳感器；25.卷揚機編碼器；3.水下移動平臺；30.水下控制單元；31.移動平臺姿態傳感器；4.水下機械臂單元；40.機械臂驅動器；41.機械臂電機；42.機械臂編碼器；43.機械臂關節；51.相機；52.光源；6.電源；61.電源控制器；7.控制器單元；8.交互控制單元；81.遠程監控模塊；82.手動控制模塊；83.顯示器；9.水面。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0020]如圖1、圖2和圖3所示，一種索驅動水下檢測機器人，包括至少一個水上平臺1、卷揚機單元2、水下移動平臺3、水下機械臂單元4、相機51、光源52、電源6、控制器單元7和交互控制單元8 ;所述水上平臺I位于水面9以上，每個所述水上平臺I上固定有至少一個所述卷揚機單元2，所述卷揚機單元2包括卷筒21、齒輪組22、卷揚機電機23、卷揚機位姿傳感器24和卷揚機編碼器25 ;所述卷筒21連接在所述齒輪組22的一側，所述卷揚機電機23連接在所述齒輪組22的另一側；所述卷揚機位姿傳感器24與所述水上平臺I固定連接，所述卷揚機編碼器25設置在所述卷揚機電機23或所述卷筒21上；所述水下移動平臺3與所述卷揚機單元2之間通過繩索連接；所述水下移動平臺3設有一個水下控制單元30和至少一組移動平臺姿態傳感器31 ;所述水下機械臂單元4的一端設置在所述水下移動平臺3上；所述相機51與所述光源52分別套接在所述水下機械臂單元4的另一端上；所述水下控制單元30固定在所述水下移動平臺3上，所述水下機械臂單元4、相機51、光源52、移動平臺姿態傳感器31和控制器單元7分別與所述水下控制單元30線路連接；所述電源6連接有電源控制器61，所述電源控制器61分別與水下控制單元30和控制器單元7線路連接。
[0021]優選:所述的水上移動平臺I采用船、車輛、固定建筑物或固定吊具中的一種或幾種的組合。
[0022]優選:所述的水下機械臂單元4包括機械臂驅動器40、機械臂電機41、機械臂編碼器42和至少一個機械臂關節43 ;所述機械臂關節43的一端固定在所述水下移動平臺3上，所述相機51與所述光源52分別套接在所述機械臂關節43的另一端，所述機械臂驅動器40和所述機械臂編碼器42與所述水下控制單元30線路連接。
[0023]優選:所述的水下移動平臺3的整體密度大于工作環境水體的密度。
[0024]優選:所述的卷揚機位姿傳感器24為陀螺儀、加速度傳