CN105460186A - 一种便携式水下机器人 - Google Patents

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    • B63C11/52—Tools specially adapted for working underwater, not otherwise provided for
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    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors

Abstract

本发明涉及一种便携式水下机器人。所述便携式水下机器人包括岸基控制端、岸基信号传输端、岸基动力舱和机器人本体，所述机器人本体还包括信息采集仓、水下动力舱和螺旋桨推进器组；所述岸基控制端用于通过岸基信号传输端为水下机器人输出控制信号、感应器信号或/和输入视频信号；所述岸基动力舱用于分别向岸基控制端和岸基信号传输端供电；所述信息采集仓用于通过岸基信号传输端为水下机器人输入控制信号、感应器信号或/和输出视频信号，并为螺旋桨推进器组提供控制信号；所述水下动力舱用于分别向信息采集仓和螺旋桨推进器组供电；所述螺旋桨推进器组用于为水下机器人提供动力。本发明具有低成本、结构可靠、具备模块化设计、高度便携、密封防水、运作平稳等特点。

Description

一种便携式水下机器人
技术领域
本发明属于水下设备技术领域，尤其涉及一种便携式水下机器人。
背景技术
随着国家加大对水资源的开发力度，原本的水下作业主要依靠人工和简单的潜水设备，复杂的条件对潜水员的生命安全构成相当大的威胁，危险的环境极大很大程度上降低了工作效率，复杂冗余的过程也极大的增加了生产中的成本，这就必须依赖于一种新的便携式智能机器来代替人工解决生产生活、科学研究中的各种问题，承担特种工业、水产养殖、水生物观测、水体维护、污染清理、水利工程监控维护及科学教育等工作。例如，水产养殖业在水产品监控、排泄物清理、水体消毒等方面对水下机器人都有大量的需求；工业上钢材企业在淬火池清理等应用中同样缺乏相应的解决方案；水利部门在水利设施日常巡检中也有取代人工的需求；科研机构在监测野生水生物种群时也有类似的需求。
但就目前的国内水下机器人市场来看，主要是依靠进口或者国内高校订做，往往不能很好地满足低成本市场上的应用，对于水产养殖户或者中小型工业企业来讲，一般无力购买。而受制于贸易法规、生产周期、售后维护不便及操作语言等诸多原因，水下机器人在国内并没有大规模普及。
发明内容
本发明提供了一种便携式水下机器人，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
本发明是这样实现的，一种便携式水下机器人，包括岸基控制端、岸基信号传输端、岸基动力舱和机器人本体，所述机器人本体还包括信息采集仓、水下动力舱和螺旋桨推进器组；所述岸基控制端用于通过岸基信号传输端为水下机器人输出控制信号、感应器信号或/和输入视频信号；所述岸基动力舱用于分别向岸基控制端和岸基信号传输端供电；所述信息采集仓用于通过岸基信号传输端为水下机器人输入控制信号、感应器信号或/和输出视频信号，并为螺旋桨推进器组提供控制信号；所述水下动力舱用于分别向信息采集仓和螺旋桨推进器组供电；所述螺旋桨推进器组用于为水下机器人提供动力。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述岸基控制端和岸基信号传输端相连，所述岸基动力舱分别与岸基控制端和岸基信号传输端相连；所述信息采集仓设置于机器人本体的中央，通过脐带线缆与岸基信号传输端相连，并与螺旋桨推进器组相连；所述水下动力舱设置于机器人本体的左右两侧，并通过输电线分别与信息采集仓和螺旋桨推进器组相连。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述螺旋桨推进器组包括螺旋桨防水推进器和螺旋桨垂直推进器，所述螺旋桨防水推进器的数量为2个，分别设置于机器人本体后方的左右两侧，所述螺旋桨垂直推进器设置于机器人本体的中部。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述机器人本体还包括预留感应器模块，所述预留感应器模块设置于信息采集仓的前下方，所述信息采集仓还设有预留模块化接口，所述预留感应器模块通过预留模块化接口与信息采集仓相连，用于加装其他感应器或功能模块。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述信息采集仓还包括水下信号传输端、卡片式电脑、工业级单片机、马达控制器、摄像头模块和探照灯模块；所述水下信号传输端通过脐带线缆与岸基信号传输端相连，所述卡片式电脑通过网络协议及网线与水下信号传输端相连，并通过USB分别与工业级单片机和摄像头模块相连，用于为工业级单片机和摄像头模块提供控制程序；所述工业级单片机分别与马达控制器和探照灯模块相连，用于为马达控制器和探照灯模块提供控制程序；所述马达控制器分别与螺旋桨防水推进器和螺旋桨垂直推进器的马达相连，并通过线缆与岸基控制端相连，用于为螺旋桨防水推进器和螺旋桨垂直推进器提供控制信号；所述摄像头模块用于为岸基控制端提供即时水下影像以及拍照摄录，所述探照灯模块用于水下照明，并具备亮度调节功能。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述岸基控制端包括移动设备或显示器外加手柄。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述岸基动力舱为便携式移动电源，为所述岸基设备持续供电至少2小时以上。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述水下动力舱为大容量动力电池组，所述大容量动力电池组为6节，3节一组，共2组，所述大容量动力电池组输出电压3.7V，电流10A，容量大于3000mAh。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述机器人本体采用亚克力抗压机器人框架。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述卡片式电脑为基于linux的卡片式电脑。
本发明实施例的便携式水下机器人采用无电脑设计，通过手柄外加便携显示器或者手机等移动设备直接控制，并通过移动便携电源供电，最大程度上降低水下机器人的设计难度、检修难度和维护成本，具有低成本、结构可靠、具备模块化设计、高度便携、密封防水、运作平稳、操作简单、易于维护、等特点，并可以根据用户需求对模块化设计快速改装，适用于浅水等各种液体环境下的水下监控、水下摄影、水产养殖、水利基建维护及工业特种作业等各项水下作业。
附图说明
图1是本发明实施例的便携式水下机器人的结构示意图；
图2是本发明实施例的的信息采集仓的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，是本发明实施例的便携式水下机器人的结构示意图。本发明实施例的便携式水下机器人包括水面设备100和水下设备200，水面设备包括岸基控制端110、岸基信号传输端120和岸基动力舱130；水下设备200包括机器人本体210，机器人本体210包括信息采集仓220、水下动力舱230、螺旋桨推进器组240和预留感应器模块250；
岸基控制端110和岸基信号传输端120相连，用于为水下机器人输出控制信号或/和输入视频信号，并可为水下机器人更新系统软件；岸基动力舱130分别与岸基控制端110和岸基信号传输端120相连，用于向岸基控制端110和岸基信号传输端120供电；信息采集仓220设置于机器人本体210的中央，通过脐带线缆(图未示)与岸基信号传输端120相连，用于为水下机器人输入控制信号或/和输出视频信号，并与螺旋桨推进器组240相连，用于为螺旋桨推进器组240提供控制信号；水下动力舱230设置于机器人本体210的左右两侧，并通过输电线(图未示)分别与信息采集仓220和螺旋桨推进器组240相连，用于向信息采集仓220和螺旋桨推进器组240供电；螺旋桨推进器组240包括螺旋桨防水推进器241和螺旋桨垂直推进器242。螺旋桨防水推进器241有11.1V、9.5A或者12V、3A两种选择，螺旋桨防水推进器241的数量为2个，分别设置于机器人本体210后方的左右两侧，螺旋桨垂直推进器242设置于机器人本体210的中部，通过螺旋桨防水推进器241和螺旋桨垂直推进器242为机器人提供水下自由移动的动力；预留感应器模块250设置于信息采集仓220的前下方，信息采集仓220还设有预留模块化接口(图未示)，模块化接口为航空防水插头，预留感应器模块250通过预留模块化接口与信息采集仓220相连，用于加装其他感应器（如温度，酸碱度）或功能模块（如机械手臂，取样设备等），便于模块化设计与改装，应用范围更加广泛，功能更加全面。
请一并参阅图2，是本发明实施例的信息采集仓的结构示意图。本发明实施例的信息采集仓220还包括水下信号传输端221、卡片式电脑222、工业级单片机223、马达控制器224、摄像头模块225和探照灯模块226；其中，水下信号传输端221通过脐带线缆与岸基信号传输端120相连，卡片式电脑222通过网络协议及网线与水下信号传输端221相连，并通过USB分别与工业级单片机223和摄像头模块225相连，用于为工业级单片机223和摄像头模块225提供控制程序；其中，卡片式电脑222为基于Linux的卡片式电脑；工业级单片机223分别与马达控制器224和探照灯模块226相连，用于为马达控制器224和探照灯模块226提供控制程序；马达控制器224分别与螺旋桨防水推进器241和螺旋桨垂直推进器242的马达相连，并通过线缆与岸基控制端110相连，通过马达控制器224为螺旋桨防水推进器241和螺旋桨垂直推进器242提供控制信号；摄像头模块225支持高清摄像和拍摄，用于为岸基控制端110提供即时水下影像以及拍照摄录功能；探照灯模块226用于水下照明，其具备亮度调节功能。
在本发明实施例中，岸基控制端110包括手机或平板电脑等移动设备或显示器外加手柄，如果岸基控制端110采用移动设备，则岸基控制端110与岸基信号传输端120通过无线信号连接，岸基控制端110采用显示器外加手柄，则岸基控制端110与岸基信号传输端120通过有线信号连接。岸基动力舱130为便携式移动电源，可为岸基设备持续供电至少2小时以上，水下动力舱230为大容量动力电池组，包括6节电池，3节一组，共2组，输出电压3.7V，电流10A，容量大于3000mAh，可最大程度减小机器人的重量及尺寸；机器人本体210采用亚克力抗压机器人框架。
本发明实施例的便携式水下机器人采用无电脑设计，通过手柄外加便携显示器或者手机等移动设备直接控制，并通过移动便携电源供电，最大程度上降低水下机器人的设计难度、检修难度和维护成本，具有低成本、结构可靠、具备模块化设计、高度便携、密封防水、运作平稳、操作简单、易于维护、等特点，并可以根据用户需求对模块化设计快速改装，适用于浅水（最大下潜深度100M）等各种液体环境下的水下监控、水下摄影、水产养殖、水利基建维护及工业特种作业等各项水下作业。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式水下机器人，包括岸基控制端、岸基信号传输端、岸基动力舱和机器人本体，其特征在于，所述机器人本体还包括信息采集仓、水下动力舱和螺旋桨推进器组；所述岸基控制端用于通过岸基信号传输端为水下机器人输出控制信号、感应器信号或/和输入视频信号；所述岸基动力舱用于分别向岸基控制端和岸基信号传输端供电；所述信息采集仓用于通过岸基信号传输端为水下机器人输入控制信号、感应器信号或/和输出视频信号，并为螺旋桨推进器组提供控制信号；所述水下动力舱用于分别向信息采集仓和螺旋桨推进器组供电；所述螺旋桨推进器组用于为水下机器人提供动力。
2.根据权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于，所述岸基控制端和岸基信号传输端相连，所述岸基动力舱分别与岸基控制端和岸基信号传输端相连；所述信息采集仓设置于机器人本体的中央，通过脐带线缆与岸基信号传输端相连，并与螺旋桨推进器组相连；所述水下动力舱设置于机器人本体的左右两侧，并通过输电线分别与信息采集仓和螺旋桨推进器组相连。
3.根据权利要求1或2所述的便携式水下机器人，其特征在于，所述螺旋桨推进器组包括螺旋桨防水推进器和螺旋桨垂直推进器，所述螺旋桨防水推进器的数量为2个，分别设置于机器人本体后方的左右两侧，所述螺旋桨垂直推进器设置于机器人本体的中部。
4.根据权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于，所述机器人本体还包括预留感应器模块，所述预留感应器模块设置于信息采集仓的前下方，所述信息采集仓还设有预留模块化接口，所述预留感应器模块通过预留模块化接口与信息采集仓相连，用于加装其他感应器或功能模块。
5.根据权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于，所述信息采集仓还包括水下信号传输端、卡片式电脑、工业级单片机、马达控制器、摄像头模块和探照灯模块；所述水下信号传输端通过脐带线缆与岸基信号传输端相连，所述卡片式电脑通过网络协议及网线与水下信号传输端相连，并通过USB分别与工业级单片机和摄像头模块相连，用于为工业级单片机和摄像头模块提供控制程序；所述工业级单片机分别与马达控制器和探照灯模块相连，用于为马达控制器和探照灯模块提供控制程序；所述马达控制器分别与螺旋桨防水推进器和螺旋桨垂直推进器的马达相连，并通过线缆与岸基控制端相连，用于为螺旋桨防水推进器和螺旋桨垂直推进器提供控制信号；所述摄像头模块用于为岸基控制端提供即时水下影像以及拍照摄录，所述探照灯模块用于水下照明，并具备亮度调节功能。
6.根据权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于，所述岸基控制端包括移动设备或显示器外加手柄。
7.根据权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于，所述岸基动力舱为便携式移动电源，为所述岸基设备持续供电至少2小时以上。
8.根据权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于，所述水下动力舱为大容量动力电池组，所述大容量动力电池组为6节，3节一组，共2组，所述大容量动力电池组输出电压3.7V，电流10A，容量大于3000mAh。
9.根据权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于，所述机器人本体采用亚克力抗压机器人框架。
10.根据权利要求5所述的便携式水下机器人，其特征在于，所述卡片式电脑为基于Linux的卡片式电脑。
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