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专利号: 2024106066383
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
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种海底行走机器人数字孪生系统与姿态控制结构,其特征在于,包括海底行走机器人、地形探测机器人、海面支持船及脐带缆系统;

其中,所述海底行走机器人在海床上作业,其通过脐带缆线与地形探测机器人相互连接,所述地形探测机器人采用浮游的方式在海底行走机器人工作路径前方运行;

所述海底行走机器人的尾部连续与脐带缆系统与海面支持船连接,以实现海底行走机器人、地形探测机器人与海面支持船之间的信号和电力的传输;

所述脐带缆系统包括脐带缆、配重块及浮力块;所述配重块、浮力块布置在脐带缆上;

所述海底行走机器人所搭载的部件包括姿态传感器、重心控制器、行走控制器、水下处理器及信息集成与收发器;

所述地形探测机器人搭载有地形探测器;

所述海面支持船搭载有水面处理器、显示器和命令段;

所述地形探测机器人搭载的地形探测器接收海底行走机器人的水下处理器传来的控制信号,在海底行走机器人前方浮游,以观测海底行走机器人行进路线上的细节路况;

同时,所述水下处理器根据地形探测器获取的运行路径细节特征计算海底行走机器人行走指令,并将指令传递给行走控制器、重心控制器,以控制海底行走机器人行走,适应海底复杂地形;

所述海底行走机器人的姿态传感器实时感知海底行走机器人的运动姿态,并由水下处理器判断海底行走机器人是否出现沉陷、打滑,当海底行走机器人是出现沉陷、打滑时,水下处理器控制重心控制器、行走控制器,实时进行纠偏;

所述地形探测器、姿态传感器、重心控制器、行走控制器与水下处理器实时交互;水下处理器将海底地形信息、机器人姿态信息实时传递给信息集成与收发器,且接收信息集成与收发器传递的命令信号;信息集成与收发器将海底的地形信息、机器人姿态信息集成梳理并传递给海面支持船的水面处理器,并经由水面处理器进行可视化处理展示在显示器上,同时,可通过命令端输入控制命令,经由水面处理器和管缆系统将命令信号传递给海底行走机器人的信息集成与收发器,实现海底信息、海面命令的实时交互;

所述重心控制器包括外侧齿轮环、内侧齿轮环、上部滑动轴承、下部滑动轴承、固定支板、电动机、重心调节配重块、传动齿轮轴及固定底座;

其中,所述外侧齿轮环为圆环形且内侧带有齿轮的传动结构,其外侧与海底行走机器人固定连接;

所述内侧齿轮环为圆环形且外侧部带有齿轮的传动结构,其内侧通过固定板架分别与姿态传感器和固定底座固定连接;

在所述外侧齿轮环、内侧齿轮环的上部和下部分别固接有两条上部滑动轴承和下部滑动轴承;

所述外侧齿轮环、内侧齿轮环、传动齿轮轴通过齿轮啮合连接形成完整的齿轮传动系统;

所述电动机、重心调节配重块通过传动齿轮轴固定铆接,且所述电动机底部与上部滑动轴承接触,所述重心调节配重块顶部与下部滑动轴承接触;通过电动机转动,传动齿轮轴传动,重心调节配重块沿外侧齿轮环、内侧齿轮环形成的轨道做圆周运动,同时上部滑动轴承、下部滑动轴承减小重心调节配重块运动时的摩擦阻力;

所述电动机、重心调节配重块、传动齿轮有两组布置在外侧齿轮环、内侧齿轮环的齿轮轨道上;

所述重心控制器通过外侧齿轮环外侧和固定底座与海底行走机器人固定连接,且安装在海底行走机器人的重心上,同时姿态传感器固接在重心控制器的中心上,以获得海底行走机器人的运动姿态和进行海底行走机器人的姿态控制。