CN107092019A - 涉水机器人及水中探测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出涉水机器人及水中探测系统。该系统包括：终端和涉水机器人，其中：终端：用于对涉水机器人的探测、拍摄过程进行远程控制，并接收涉水机器人发来的被探测物的信息、位置信息和图像信息；涉水机器人：用于在终端的远程控制下进行探测、拍摄，将获得的被探测物的信息、位置信息和图像信息发送给终端。本申请实施例中，通过在涉水机器人上设置图像拍摄模块，涉水机器人将声呐探测模块探测到的物体的探测信息以及图像拍摄模块获取的物体的图像信息发送给远端的终端，通过终端向用户展示涉水机器人探测到的信息和拍摄的图像信息。

Description

涉水机器人及水中探测系统

技术领域

本申请涉及信号探测领域，尤其涉及涉水机器人及水中探测系统。

背景技术

现有的水中探测装置例如：利用声呐探测技术的水下潜水器，其只能根据声呐信号探测到物体的大致位置和大致数量，使用者需要根据自己的经验判断被探测物的种类和具体位置及具体数量，而无法确切得知被探测物的种类、大小和地理位置。例如：当探测到鱼群时，使用者需要根据经验判断这是什么鱼、大致在什么位置，而不能确切地知道是什么鱼、鱼的大小以及鱼群所在的具体经度、纬度信息。

发明内容

本申请实施例提供一种涉水机器人，以确切地获知被探测物的具体信息；

本申请实施例还提供一种水中探测系统，以确切地获知被探测物的具体信息。

本申请的技术方案是这样实现的：

一种涉水机器人，包括：中央处理及控制模块、声呐探测模块、图像拍摄模块和通信模块，其中：

中央处理及控制模块：控制机涉水器人各部分的传感器或动力相关模块，发送控制命令给子模块，包括对声呐探测模块进行控制和对图像拍摄模块进行控制；

声呐探测模块：用于在中央处理及控制模块的控制下，利用声波对周边环境进行探测并将被探测物的信息通过通信模块传输给外部终端；

图像拍摄模块：用于在中央处理及控制模块的控制下，对周边环境进行拍照，并将获得的图像信息通过通信模块传输给外部终端；

通信模块：传递外部终端的控制指令到中央处理及控制模块，同时传回机器人的状态信息包括将声呐探测模块发来的被探测物的信息传输给外部终端，将图像拍摄模块发来的图像信息传输给外部终端。

一种水中探测系统，该系统包括：终端和涉水机器人，其中：

终端：用于对涉水机器人的探测、拍摄过程进行远程控制，并接收涉水机器人发来的被探测物的信息、位置信息和图像信息；

涉水机器人：用于在终端的远程控制下进行探测、拍摄，将获得的被探测物的信息、位置信息和图像信息发送给终端。

可见，本申请实施例中，通过在涉水机器人上设置图像拍摄模块，涉水机器人将声呐探测模块探测到的物体的探测信息以及图像拍摄模块获取的物体的图像信息发送给远端的终端，通过终端向用户展示涉水机器人探测到的信息和拍摄的图像信息。

附图说明

图1为本申请实施例提供的水中探测系统的组成示意图；

图2为本申请实施例提供的涉水机器人20的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的终端10的结构示意图；

图4为本申请的应用场景示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图1为本申请实施例提供的水中探测系统的组成示意图，该系统主要包括：终端10和涉水机器人20，该涉水机器人20可浮在水面，也可以潜入水下。其中，

终端10：用于对涉水机器人20的运动控制及探测、和/或拍摄过程进行远程控制，并接收涉水机器人20发来的被探测物的信息、位置信息和图像信息。

涉水机器人20：用于在终端10的远程控制下实现运动控制及进行探测、和/或拍摄，并通过其上的通信模块将获得的被探测物的信息、位置信息和图像信息发送给终端10。

如图2所示，图2为本申请实施例提供的涉水机器人20的结构示意图，其包括：中央处理及控制模块201、声呐探测模块202、图像拍摄模块203、动力及驱动模块204和通信模块205，其中，中央处理及控制模块201连接声呐探测模块202、图像拍摄模块203、动力及驱动模块204和通信模块205，在终端10的远程控制下对声呐探测模块202、图像拍摄模块203和动力及驱动模块204进行控制；所述通信模块205由用于进行图像传输的图像传输模块、用于进行数据传输的数据传输模块和GPS天线组成，该GPS天线建立终端10与涉水机器人20之间的信号连接，并将涉水机器人20的GPS位置信息传输给终端10。

当声呐探测模块202接收到来自中央处理及控制模块201的控制命令启动工作时，声呐探测模块202利用声波探测水中涉水机器人20的周边环境，例如：距离多远有鱼、是否有障碍物、距离水面或探测目标有多深等信息；将获得的周边环境信息通过通信模块205中的数据传输模块发送给终端10；终端10对声呐探测模块202发来的信息进行处理，根据处理结果或者根据用户的输入生成控制指令，通过涉水机器人20的通信模块205发送至中央处理及控制模块201，从而对声呐探测模块202进行控制。例如：控制声呐探测模块202的声音发送装置、声音接收装置、传感器的水平方向、俯仰方向和旋转方向的调节(如：向左、向右、向下或向上的调节)，以便更快、更准地探测到用户所需要的被探测物。

在实际应用中，声呐探测模块202包括：用于发出声音的声音发送装置、用于接收回声的声音接收装置。

在实际应用中，涉水机器人20还包括用于探测水温等的传感器。中央处理及控制模块201将传感器的状态信息通过通信模块205传送给终端10。

当图像拍摄模块203接收到来自中央处理及控制模块201的控制命令启动工作时，图像拍摄模块203对周边环境进行拍照，并将获得的图像信息通过通信模块205中的图像传输模块传输给终端10；终端10接收中央处理及控制模块201发来的图像信息，显示该图像信息。且，终端10对图像拍摄模块203发来的图像信息进行处理，根据处理结果或者根据用户的输入生成控制指令，通过涉水机器人20的通信模块205发送至中央处理及控制模块201，从而对图像拍摄模块203进行控制，例如：控制图像拍摄模块203的摄像头的方向及角度调节(如：向左、向右、向下或向上调节、水平角度和俯仰角度调节)、打开/关闭摄像头的自发光灯等，以便更快、更准地拍摄到用户所需要的被探测物。

在实际应用中，图像拍摄模块203可为包含一前置摄像头的照相机，并且分辨率越高越好，其可被控制转动的设置在涉水机器人20上。当距离被探测物较近时(例如：距离被探测物5米以内时)，为了更精准地获得所需被探测物的具体信息，中央处理及控制模块201控制声呐探测模块202的声音发送装置和图像拍摄模块203的摄像头处在同一方向和角度上。

一较佳实施例中，当被探测物离涉水机器人20较近时(例如：离涉水机器人20在5米以内时)，声呐探测模块202的声音发送装置和图像拍摄模块203的摄像头组合在一起，如并排组合在一起；当中央处理及控制模块201控制声音发送装置发出声波时，同时控制摄像头开始拍照；为了获得更精准的被探测物的具体信息，当声音接收装置收到声音回波时，同时控制摄像头拍照。这样，中央处理及控制模块201就能得知同一被探测物的详细信息，包括：离水面多深？是什么物体(如是什么鱼)？被探测物多大？被探测物的数量是多少？等等，并将这些详细信息通过终端10显示给用户。

一较佳实施例中，图像拍摄模块203还包含一智能摄像头，该智能摄像头通过一伸缩装置(如：缆绳、伸缩杆等)设于涉水机器人20上，所述智能摄像头上设置有LED灯。当被探测物离涉水机器人20较远时(例如：离涉水机器人20在5米以外时)，中央处理及控制模块201通过向智能摄像头的伸缩装置发送控制命令来控制伸缩装置，从而实现摄像头的伸缩，同时可向摄像头控制模块发送控制命令以打开摄像头上的LED灯，从而使得拍摄/摄影效果更佳。涉水机器人20中的动力及驱动模块204为涉水机器人20提供动力，对涉水机器人20进行整体运动控制，如：驱动涉水机器人20在水中进行各方位的运动，并与中央处理及控制模块201进行信息交换。动力及驱动模块204包含电机、马达等部件。

具体地，中央处理及控制模块201向动力及驱动模块204发送控制指令，控制动力及驱动模块204控制涉水机器人20的运动(例如：向上运动、向下运动、或前进、后退、旋转运动等)。此种控制指令也可以由终端10发出，经通信模块205接收然后传送给中央处理及控制模块201，由中央处理及控制模块201根据终端10发送来的控制指令控制动力及驱动模块204控制涉水机器人20。动力及驱动模块204还将其动力状态信息发送给中央处理及控制模块201并经通信模块205发送给终端10。

GPS天线，用于接收GPS卫星发来的GPS信号，根据GPS信号确定水中机器人20的GPS位置，将水中机器人20的GPS位置信息发送给中央处理及控制模块201及终端10。

作为一种较佳的实施方式是，涉水机器人20中的中央处理及控制模块201、声呐探测模块202、图像拍摄模块203、动力及驱动模块204和通信模块205集成到一机柜中，该机柜密封防水，以确保容纳在机柜内的各模块部件不进水。其中，动力及驱动模块204的驱动装置如螺旋桨外露在机柜外，声呐探测模块202的声音发送装置和声音接收装置和图像拍摄模块203的摄像头外露在机柜外。通信模块205中的GPS天线伸出机柜并露出水面。裸露在机柜外的部件、装置都具有防水功能。需要说明的是，为了保证探测到信号，GPS天线应该始终保持露在水面上。GPS天线可以是全向天线(Multi-angelantenna)、智能天线(Smart antenna)或平板天线。

其中，当图像拍摄模块203的摄像头外露在机柜外时，可在摄像头上连接伸缩装置如：缆绳、伸缩杆等，中央处理及控制模块201通过向伸缩装置发送控制命令来实现摄像头的伸缩。

参见图3所示，图3为本申请实施例提供的终端10的结构示意图，该终端10主要包括终端中央处理及控制模块101、显示装置102、输入装置103、发射接收模块104和存储信息的存储模块105。

所述终端中央处理及控制模块101与显示装置102、输入装置103、发射接收模块104和存储模块105连接，并对这些模块进行控制，此处的连接包括物理连接和信号连接。

具体地，

发射接收模块104接收水中涉水机器人20的通信模块205发来的图像信息、被探测物的信息、GPS位置信息，并将图像信息、被探测物的信息、GPS位置信息发送给终端中央处理及控制模块101；

终端中央处理及控制模块101对图像信息、被探测物的信息、GPS位置信息进行处理，并通过显示装置102显示图像和必要的信息，同时将图像信息、被探测物的信息、GPS位置信息存储到存储模块105；

终端中央处理及控制模块101根据发射接收模块104发来的图像信息、被探测物的信息、GPS位置信息和/或存储模块105内的存储信息进行处理，根据处理结果向显示装置102和/或发射接收模块104发送显示指令或控制指令，如显示图像的指令或需要用户输入控制指令的指令，或终端中央处理及控制模块101直接向发射接收模块104发送对水中涉水机器人20的控制指令，如对动力及驱动模块204的运动控制指令，对声呐探测模块202的声音发送装置和声音接收装置的控制指令，对图像拍摄模块203的摄像头的控制指令。

另，终端的显示装置102用于显示发射接收模块104接收到的来自涉水机器人20的被探测物的位置信息、图像信息或者其他信息。输入装置103用于接收外部指令并将指令输入给终端中央处理及控制模块101。

本申请实施例中，终端为遥控器、手机、平板电脑(Ipad)、计算机或者其它的个人计算机终端。

以下通过本申请实施例应用于钓鱼的应用场景来描述本申请，该应用场景如图4所示。

当用户将涉水机器人20投入大海或湖中或河流中后，动力及驱动模块204开启，动力及驱动模块204驱动涉水机器人20涉入水中，涉水机器人20的各功能模块开始工作。

声呐探测模块202通过声波获取被探测物的信息，并将被探测物的信息通过通信模块205中的数据传输模块传送给终端10的发射接收模块104；

图像拍摄模块203拍摄被探测物，并将图像信息通过通信模块205中的图像传输模块传输给终端10的发射接收模块104；

GPS天线获取涉水机器人20的GPS位置信息并传输给终端10的发射接收模块104。

终端10的发射接收模块104将接收到的被探测物的信息、图像信息及GPS位置信息发送给终端的终端中央处理及控制模块101；

终端中央处理及控制模块101控制显示装置102显示被探测物的信息、图像信息及GPS位置信息；

用户根据显示装置102显示的各种信息，可以知道被探测物是什么？被探测物有多大？被探测物在什么位置？等等

例如：得知被探测物是鱼，进而确定鱼的种类、大小、数量、位置等，然后根据这些信息进行投饵撒网或垂钓；

如果显示装置102显示的信息里没有鱼或者不是用户想要钓的鱼，用户可以通过输入装置103输入控制指令，调整涉水机器人20的航道，去寻找想要钓的鱼；

如果显示装置102显示声呐探测模块202探测到某一方向有鱼，离得太远，图像拍摄模块203拍得不是很清楚，则用户可以通过输入装置103输入控制指令，通过发射接收模块104经由通信模块205发送给中央处理及控制模块201，中央处理及控制模块201通过控制动力及驱动模块204使得涉水机器人20朝着声呐探测模块202探测的鱼的方向前进，比如向前前进多少米，或向下潜水多少米；同时在涉水机器人20不断航行的过程中，声呐探测模块202和图像拍摄模块203可以持续不断地将被探测物的信息和图像经通信模块205发送给终端10，直到用户认为其找到了其确定想要钓的鱼。

一实施例中，终端10的存储模块105中预先存储了不同种类的鱼的匹配信息，例如：不同种类的鱼的形状、颜色、喜欢的鱼饵及建议采用的钓竿、网和垂钓技巧、撒网技巧等信息。当终端10收到涉水机器人20发送来的探测到的鱼所处的位置信息和图像信息，终端10的终端中央处理及控制模块101调用存储模块105中预先存储的信息，并进行比对，然后根据比对结果，在显示装置102上显示相应的信息，如鱼的名称、颜色、喜欢的鱼饵，垂钓技巧和撒网技巧等，用户根据这些信息，很容易就能钓到自己想要的鱼。

可以理解地，在另一实施例中，机柜可以是透明的，这样摄像头就可以安装在机柜内，不用露出机柜，更加确保摄像头的安全。

可以理解地，所述的输入装置可以是键盘也可以是触摸屏。

可以理解地，终端10还可以通过语音播报其接收到的信息。

一实施例中，涉水机器人20预设有一键返航模式，终端10上设有返航键，当终端中央处理及控制模块101检测到用户在输入装置103上按下预设的返航键时，向涉水机器人20发出返航控制指令。

一实施例中，默认由终端10对涉水机器人20进行控制，涉水机器人20上预设有智能控制模式，当终端10接收到用户输入的启动智能控制模式指令时，终端10向涉水机器人20发送启动智能控制模式指令，涉水机器人20的中央处理及控制模块201接收到该指令，启动智能控制模式。涉水机器人20的中央处理及控制模块201中预先设置了智能控制程序，如避障程序等。

本申请实施例中，对涉水机器人20的充电方式可采用如下之一：

内置电池(Fix battery)、使用车/船充电、单独设计充电器在家充电。

本申请实施例中，图像拍摄模块支持可见光，也可以安装红外模块、也可以支持FPV(第一人称主视角)。

本申请实施例中终端10与涉水机器人20之间的图像、数据、信号的传输可以通过无线网络(wifi)，长期演进(Long Term Evolution，LTE)模式,遥测调频射频(Telemetry FM Radio)方式、卫星方式等方式传输；涉水机器人20还可以作为通信中继站。

可以理解地，本申请适用于任意类型的液体环境。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (20)

1.一种涉水机器人，其特征在于，包括：中央处理及控制模块、声呐探测模块、图像拍摄模块和通信模块，其中：

中央处理及控制模块：控制机涉水器人各部分的传感器或动力相关模块，发送控制命令给子模块，包括对声呐探测模块进行控制和对图像拍摄模块进行控制；

声呐探测模块：用于在中央处理及控制模块的控制下，利用声波对周边环境进行探测并将被探测物的信息通过通信模块传输给外部终端；

图像拍摄模块：用于在中央处理及控制模块的控制下，对周边环境进行拍照，并将获得的图像信息通过通信模块传输给外部终端；

通信模块：传递外部终端的控制指令到中央处理及控制模块，同时传回机器人的状态信息包括将声呐探测模块发来的被探测物的信息传输给外部终端，将图像拍摄模块发来的图像信息传输给外部终端。

2.根据权利要求1所述的涉水机器人，其特征在于，所述动力相关模块包括动力及驱动模块，用于在中央处理及控制模块的控制下，为涉水机器人提供动力，并驱动涉水机器人在水中进行各方位的运动。

3.根据权利要求2所述的涉水机器人，其特征在于，所述中央处理及控制模块进一步用于，接收外部终端发出的对所述涉水机器人的运动控制指令，根据该运动控制指令控制动力及驱动模块控制所述涉水机器人。

4.根据权利要求2所述的涉水机器人，其特征在于，所述声呐探测模块包括：声音发送装置、声音接收装置、传感器，

且，所述中央处理及控制模块对声呐探测模块进行控制包括：

控制声呐探测模块的声音发送装置、声音接收装置、传感器的方向调节。

5.根据权利要求4所述的涉水机器人，其特征在于，所述图像拍摄模块包括摄像头，

所述中央处理及控制模块对图像拍摄模块进行控制包括：

向摄像头控制模块发送控制命令以控制摄像头进行拍照/摄影或者打开/关闭摄像头的自发光灯、或/和向摄像头伸缩装置发送控制命令以控制摄像头的伸缩；

或者，根据对图像拍摄模块传来的图像信息或者根据外部终端发来的控制指令对图像拍摄模块进行控制。

6.根据权利要求5所述的涉水机器人，其特征在于，所述伸缩装置为一线缆或刚性伸缩杆。

7.根据权利要求5所述的涉水机器人，其特征在于，所述中央处理及控制模块进一步用于，控制声呐探测模块的声音发送装置和图像拍摄模块的摄像头处在同一方向和角度上。

8.根据权利要求5所述的涉水机器人，其特征在于，所述声呐探测模块的声音发送装置和图像拍摄模块的摄像头组合在一起；

且，当中央处理及控制模块控制声音发送装置发出声波时，同时控制摄像头开始拍照，或/和，当声音接收装置收到声音回波时，中央处理及控制模块控制摄像头拍照。

9.根据权利要求1所述的涉水机器人，其特征在于，所述通信模块包括：用于图像传输的图像传输模块、用于双向数据传输的数据传输模块和全球定位系统GPS天线；所述GPS天线用于接收GPS卫星发来的GPS信号，根据GPS信号确定涉水机器人的GPS位置，将涉水机器人的GPS位置信息发送给外部终端。

10.根据权利要求1所述的涉水机器人，其特征在于，所述中央处理及控制模块预设有智能控制模式，当接收外部终端发来的启动智能控制模式指令，开始按照自身设置的智能控制程序，对所述涉水机器人进行智能控制。

11.根据权利要求5所述的涉水机器人，其特征在于，所述中央处理及控制模块、声呐探测模块、图像拍摄模块、动力及驱动模块和通信模块集合到一机柜中，该机柜密封防水。

12.根据权利要求11所述的涉水机器人，其特征在于，

所述动力及驱动模块的驱动装置外露在机柜外，

所述声呐探测模块的声音发送装置和声音接收装置外露在机柜外，

所述图像拍摄模块的摄像头外露在机柜外，

所述通信模块中的GPS天线伸出机柜并露出水面，

且，裸露在机柜外的部件、装置都具有防水功能。

13.一种水中探测系统，其特征在于，该系统包括：终端和如权利要求1至12任一所述的涉水机器人，其中：

终端：用于对涉水机器人的运动、探测、拍摄过程进行远程控制，并接收涉水机器人发来的被探测物的信息、位置信息和图像信息；

涉水机器人：用于在终端的远程控制下进行运动控制、探测、拍摄，将获得的被探测物的信息、位置信息和图像信息发送给终端。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述终端包括终端中央处理及控制模块、显示装置、输入装置、发射接收模块和存储模块，其中：

终端中央处理及控制模块与显示装置、输入装置、发射接收模块和存储模块连接，并对这些模块进行控制，通过发射接收模块向涉水机器人发送控制指令；

显示装置：用于显示发射接收模块收到的来自涉水机器人的图像或其他信息；

发射接收模块：用于向涉水机器人发射无线信号和接收来自涉水机器人的无线信号；

输入装置：接收外部指令并将指令输入给终端中央处理及控制模块；

存储模块：用于存储涉水机器人传来的图像或其他信息。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述发射接收模块与涉水机器人的通信模块进行信号连接；

且，发射接收模块接收涉水机器人的通信模块发送来的图像信息及其他信息，并将图像信息及其他信息发送给终端中央处理及控制模块；

终端中央处理及控制模块对图像信息及其他信息进行处理，并通过显示装置显示图像和必要的信息，同时存储到存储模块；

终端中央处理及控制模块根据发射接收模块发送来的图像及其他信息和/或存储模块内的存储信息进行处理，根据处理结果向显示装置和/或发射接收模块发送显示指令或控制指令，或终端中央处理及控制模块直接向发射接收模块发送对涉水机器人的控制指令。

16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述终端为手机、平板电脑、计算机或者其它的个人计算机终端。

17.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述输入装置为键盘，或者触摸屏。

18.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述终端进一步用于，通过语音播报其接收到的信息。

19.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述终端的存储模块进一步用于，存储预设的水中被探测物的信息，

所述终端中央处理及控制模块进一步用于，将涉水机器人的通信模块发送来的图像信息及其他信息与存储模块存储的预设的水中被探测物的信息进行比对，向显示装置发送比对结果及建议信息。

20.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述涉水机器人预设有一键返航模式，所述终端上预设有返航键，当终端检测到用户按下返航键时，向涉水机器人发出返航控制指令。