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专利号: 2017104944307
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种波浪补偿打捞机器人系统的工作方法,其特征在于:该方法所使用的波浪补偿打捞机器人系统包括机械臂机构、惯导传感器、运动控制器、计算机和视觉检测器;该波浪补偿打捞机器人系统安装在船舶上;

所述机械臂机构包括基座、纵向导轨、横向导轨和机械臂;所述纵向导轨与横向导轨互相垂直且设置在同一水平面上,所述基座通过运动控制器可沿着互相垂直的横向导轨与纵向导轨往复移动;所述机械臂通过螺栓组固定连接在基座上,机械臂跟随基座沿着横向导轨或纵向导轨移动;所述机械臂由伺服电机驱动;

所述惯导传感器位于机械臂的旁侧且连接固定在基座上,实时测量因风浪引起的数据变换并向计算机发送所测试的数据;

所述计算机分别与惯导传感器、运动控制器和视觉检测器进行数据交换;所述计算机处理惯导传感器输出的数据,以及建立模型、预测和输出数据;所述计算机向运动控制器发送指令;所述计算机处理视觉检测器的传输数据;

所述运动控制器的一端与计算机进行数据交换,运动控制器的另一端与机械臂的伺服电机相连并控制机械臂进行补偿运动;

所述视觉检测器包括第一摄像机和第二摄像机;第一摄像机与第二摄像机分别安装在机械臂机构上;

该工作方法为:

S1:首先视觉检测器采集待打捞工件的图像,并将得到的待打捞工件图像根据标定的模板图形进行比对,寻找与所述模板匹配的特征图形,特征图形经计算机提取出反映执行器和工件的位姿偏差信息,根据第一摄像机和第二摄像机的坐标系统与机械臂坐标系统的映射关系进行变换,得到工件在机械臂坐标系统内的坐标,通过图像的特征误差得到机械臂的运动位置增量,并将其传递给机械臂的伺服电机,确定伺服电机的转速和转向,根据待打捞工件坐标计算出机器臂路径轨迹;

根据第一摄像机和第二摄像机采集到的图像得到的坐标数据,通过驱动电机将惯导传感器和机械臂通过横向导轨和纵向导轨移动到工作位置;

S2:利用惯导传感器实时检测出船舶因风浪引起的变化来检测到船舶的横摇、纵摇和艏摇运动参数,并将这些数据输入到计算机中,并向计算机提供一个预测算法;

S3:惯导传感器输送的数据在计算机中进行滤波预处理和数据归一化处理并建立模型,计算机根据建立的模型和惯导传感器检测到的数据,预测波浪的情况;计算机根据预测的波浪情况确定目标点的在波浪作用下位置坐标,并与实际所明确的目标点坐标进行对比,计算出补偿数据;

S4:计算机将补偿数据传递给运动控制器,运动控制器根据船舶的位移和速度变化率的大小,经运算后给出控制信号,并将其传递给机械臂伺服驱动器,伺服驱动器根据控制信号的大小,决定伺服电机的转速和转向,伺服电机驱动机械臂完成波浪补偿功能;

S5:惯导传感器不断地将检测到的船舶的实际位移、速度参数反馈给计算机,计算机处理后反馈给运动控制器,运动控制器根据位移和速度的变化率的大小再计算出下一周期控制信号的大小,并将其传递给机械臂伺服驱动器,进行下一周期的控制;

S6:伺服电机根据波浪补偿数据和视觉处理数据,驱动机械臂执行打捞工件的打捞任务。

2.根据权利要求1所述的一种波浪补偿打捞机器人系统的工作方法,其特征在于:所述S3中建立模型为通过将惯导传感器输送的数据在零均值和平稳化处理后通过计算机计算出自相关函数acf和偏相关函数pacf ,根据函数曲线判定AR模型。