【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种圆盘形多触手双运动模式机器人及其运动控制方法，属于水下机器人。
技术介绍
1、在现代机器人技术中，水下机器人在执行复杂的海洋地形环境任务时，传统的水下机器人一般形状方正、体积较大，不便通过曲折狭窄的通道。同时，水下机器人通常使用螺旋桨作为主要推进方式，容易产生强大气流扰乱周围环境，惊动海洋生物。而传统依靠摆尾进行推进的机器鱼，虽具有良好的加速性能，但大多通过舵机进行摆动，无法精准控制，在狭小空间转弯半径过大。同时，水下机器人在上岸回收的过程中，易出现与石头碰撞等安全问题，造成机器人损坏、无法回收的问题。
2、本专利技术旨在提供一种圆盘形多触手双运动模式机器人，将触手机构与水下运动结构合二为一，为执行各种复杂任务时提供更大的灵活性和多功能性。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决传统水下机器人存在的使用不便、控制不精确等问题，提出了一种圆盘形多触手双运动模式机器人及其运动控制方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种圆盘形多触手双运动模式机器人，包括中心舱和驱动装置，所述中心舱内圈圆形阵列排布有多个中心舱连接模块，所述驱动装置由若干个触手机构组成，且若干个触手机构呈圆形阵列设置在中心舱外圈，并与对应的中心舱连接模块相连；
3、所述中心舱内设置有电源模块、通信模块、主控模块和感知模块，所述主控模块通过导线分别与电源模块、通信模块、感知模块、中心舱连接模块的电气部分相连；
4、所述触手机构由触手连
5、所述感知模块包括光学装置和压力传感器，用于使机器人通过光学装置、压力传感器对外界环境进行感知测量，并反馈给主控模块进行处理，所述主控模块在感知模块反馈信息后进行计算处理并控制驱动装置按要求执行水下爬行运动模态或水下波动运动模态。
6、所述触手本体具体设置为三个，使触手机构拥有单自由度两个关节，每个关节能够沿展向运动，从而实现沿展向的摆动运动，或远离机器人中心舱的弯曲运动。
7、所述中心舱为圆盘形。
8、所述主控模块与电磁铁电连接，能够控制电磁铁的通断电及其磁极。
9、所述机器人的整体平均密度与水接近，使得机器人在水中处于自由状态。
10、一种圆盘形多触手双运动模式机器人的运动控制方法，所述机器人的双运动模式为水下波动运动模态和水下爬行运动模态，其控制步骤如下：
11、1）当机器人处于水下区域时，机器人处于水下波动运动模态，机器人的主控模块对触手机构进行控制，初始状态下，所有触手机构保持水平位置，需要向前运动时，所有或部分分布在机器人后侧的触手机构进行摆动运动，推动机器人向前游动；需要改变航向时，其他触手机构保持水平位置，所需运动方向另一侧的触手机构进行摆动运动，从而改变推进力的方向；需要改变俯仰运动方向时，机器人前侧或后侧的触手机构保持向上的弯曲位置，对侧的触手机构进行摆动运动，从而在产生向前推进力的同时产生上仰力矩或者下潜力矩；需要垂向浮潜运动时，若干不干涉的触手机构向下或向上弯曲，并进行摆动运动，从而产生垂直向上或向下的推进力；
12、2）当机器人处于水底区域时，机器人处于水下爬行运动模态，机器人的主控模块对触手机构进行控制，若干不干涉的触手机构向下保持弯曲并对底面施加作用力，从而使中心舱抬高，离开水底底面，根据每个触手机构的触地支点，模仿海底爬行运动模态，再通过部分触地触手机构保持机器人稳定的情况下，通过调整弯曲角度改变其他触手机构的触地支点，往复循环，实现类似海底爬行运动行为。
13、机器人水下波动运动模态的具体控制如方式下：
14、当机器人切换至前进运动时，机器人前侧的触手机构保持水平位置，控制所有或部分分布在机器人后侧的触手机构进行上下摆动运动，使其整体成波动运动，产生向前的推力，推动机器人向前游动，实现前进运动模式；
15、当机器人切换至转向运动，需要改变航向时，控制所有或部分分布在机器人左侧或右侧的触手机构进行周期性的上下摆动运动，相对的右侧或左侧触手机构的行波方向与左侧或右侧的触手机构的行波方向相反，使得整体保持平衡，通过改变力偶实现转向；
16、当机器人切换至前进与上仰运动时，控制所有或部分分布在机器人前侧的触手机构保持向上的弯曲位置，后侧的触手机构进行摆动运动，从而在产生向前推进力的同时产生上仰力矩，实现前进与上仰运动模式；
17、当机器人切换至前进与下潜运动时，控制所有或部分分布在机器人前侧的触手机构保持向下的弯曲位置，后侧的触手机构进行摆动运动，从而在产生向前推进力的同时产生下潜力矩，实现前进与下潜运动模式；
18、当机器人切换至垂直浮潜运动时，若干不干涉的触手机构向下或向上弯曲，并进行摆动运动，从而产生垂直向上或向下的推进力，实现垂直浮潜运动模式。
19、本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术提供的驱动装置可以根据需求切换水下爬行运动模态或水下波动运动模态，在水下不仅产生的阻力小，不会破坏水下环境，且适应于狭窄区域，大大拓展了本专利技术的适用场合。
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1.一种圆盘形多触手双运动模式机器人，其特征在于：包括中心舱（6）和驱动装置，所述中心舱（6）内圈圆形阵列排布有多个中心舱连接模块（2），所述驱动装置由若干个触手机构（1）组成，且若干个触手机构（1）呈圆形阵列设置在中心舱（6）外圈，并与对应的中心舱连接模块（2）相连；
2.根据权利要求1所述的一种圆盘形多触手双运动模式机器人，其特征在于：所述感知模块（7）包括光学装置和压力传感器，用于使机器人通过光学装置、压力传感器对外界环境进行感知测量，并反馈给主控模块（5）进行处理，所述主控模块（5）在感知模块（7）反馈信息后进行计算处理并控制驱动装置按要求执行水下爬行运动模态或水下波动运动模态。
3.根据权利要求1所述的一种圆盘形多触手双运动模式机器人，其特征在于：所述触手本体（9）具体设置为三个，使触手机构（1）拥有单自由度两个关节，每个关节能够沿展向运动，从而实现沿展向的摆动运动，或远离机器人中心舱（6）的弯曲运动。
4.根据权利要求1所述的一种圆盘形多触手双运动模式机器人，其特征在于：所述中心舱（6）为圆盘形。
5.根据权利要求1所述
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种圆盘形多触手双运动模式机器人，其特征在于：所述机器人的整体平均密度与水接近，使得机器人在水中处于自由状态。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的圆盘形多触手双运动模式机器人的运动控制方法，其特征在于：所述机器人的双运动模式为水下波动运动模态和水下爬行运动模态，其控制步骤如下：
8.根据权利要求7所述的一种圆盘形多触手双运动模式机器人的运动控制方法，其特征在于：机器人水下波动运动模态的具体控制如方式下：
...【技术特征摘要】
1.一种圆盘形多触手双运动模式机器人，其特征在于：包括中心舱（6）和驱动装置，所述中心舱（6）内圈圆形阵列排布有多个中心舱连接模块（2），所述驱动装置由若干个触手机构（1）组成，且若干个触手机构（1）呈圆形阵列设置在中心舱（6）外圈，并与对应的中心舱连接模块（2）相连；
2.根据权利要求1所述的一种圆盘形多触手双运动模式机器人，其特征在于：所述感知模块（7）包括光学装置和压力传感器，用于使机器人通过光学装置、压力传感器对外界环境进行感知测量，并反馈给主控模块（5）进行处理，所述主控模块（5）在感知模块（7）反馈信息后进行计算处理并控制驱动装置按要求执行水下爬行运动模态或水下波动运动模态。
3.根据权利要求1所述的一种圆盘形多触手双运动模式机器人，其特征在于：所述触手本体（9）具体设置为三个，使触手机构（1）拥有单自由度两个关节，每个关节能够沿展向运动，从而实现沿展向的...
【专利技术属性】
技术研发人员：董会杰，钱健程，乔铁柱，侯成成，武帅，许韩睿，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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