CN108508884A - 水上巡逻机器人 - Google Patents

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陈永强
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Nanjing Yongwei Technology Co Ltd
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Nanjing Yongwei Technology Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles

Abstract

本发明提供一种水上巡逻机器人,用于自动巡逻水面情况,并将水面状况发送至一管理计算机,所述水上巡逻机器人包括船体、电源系统、主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统、图像采集系统、报警系统;能够实现水上情况的快速有效的探查,及时有效的将水面情况发送给管理计算机,实现人员在室内就能对水上情况的及时有效监控,且该水上巡逻机器人能够最大限度的利用太阳能资源,节约能源,且在巡逻过程中,如果发现电力支撑水上巡逻机器人完成设定的航线时,能够快速的召回。

Description

水上巡逻机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及机器人领域,具体而言涉及一种用于水上巡逻机器人。
背景技术
[0002] 水上巡逻机器人,是智能化工具的一种,其通过远程控制能够实时的探查和监测 水面的状态。
[0003] 我国的水域较庞大,例如2010年上海世博会期间,在黄埔江边分布有240多个场 馆,每天有超过1000艘船舶通行,10万余人经35条轮渡线来往于世博园区两岸,水上情况复 杂,安全形势较严重,且水上武警部队警力设备数量少,智能化程度低,且现有技术中针对 如何实现巡逻设备的召回和保证设备的可靠的收回是目前急需解决的问题。
发明内容
[0004] 本发明目的在于提供一种水上巡逻机器人,能够实现水上情况的快速有效的探 查,及时有效的将水面情况发送给管理计算机,实现人员在室内就能对水上情况的及时有 效监控,且该水上巡逻机器人能够最大限度的利用太阳能资源,节约能源,且在巡逻过程 中,如果发现电力支撑水上巡逻机器人完成设定的航线时,能够快速的召回。
[0005] 为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0006] —种水上巡逻机器人,用于自动巡逻水面情况,并将水面状况发送至一管理计算 机,所述水上巡逻机器人包括船体、电源系统、主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统、图 像采集系统、报警系统;
[0007] 所述电源系统、主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统、图像采集系统均设置于 船体内;
[0008] 所述电源系统分别与主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统、图像采集系统电 连接,用于提供主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统工作时所需的电能;
[0009] 所述电源系统包括内燃机发电装置、太阳能发电装置、电能控制器,所述太阳能发 电装置与蓄电池相连接,其中所述内燃机发电装置与太阳能发电装置并联,其中所述电能 控制器被设置于响应于蓄电池的电量低于设定的第一阈值时启用内燃机发电装置为水上 巡逻机器人提供电能;
[0010]所述主控系统与导航系统电连接,与推进系统电连接,所述推进系统安装于船体 的底部,主控系统被设置成接收导航系统所设定的导航路线,并且发送命令给予推进系统 用以推动船体前行;
[0011] 所述导航系统被设置成根据管理计算机的设定为水上巡逻机器人提供巡逻路线;
[0012] 所述报警系统与所述电源系统电连接,当所述电源系统的电量低于设定的第二阈 值时,所述报警系统通过通讯系统将报警信号发送给管理计算机,管理计算机通过通讯系 统向所述主控系统发送撤回水上巡逻机器人的指令,主控系统被设置成响应于所述撤回指 令,通过推进系统驱使水上巡逻机器人返回港口;
[0013]所述船体上设置有至少一个图像采集系统,其中所述图像采集系统用于采集水上 的图像,并将所述采集的水上的图像通过通讯系统反馈给主控系统;
[0014]所述通讯系统用于将水上巡逻机器人接入网络,并且与管理计算机建立数据通讯 连接。
[0015]进一步地,前述太阳能发电装置包括所述至少一个太阳能电池板、蓄电池、充电控 制器,其中所述充电器用于感应于所述蓄电池的电量低于设定的第三阈值时,采用太阳能 电池板为所述蓄电池充电,当所述蓄电池的电量低于设定的第四阈值时,采用太阳能电池 板为所述蓄电池浮充电。
[0016]进一步地,前述推进系统为设置与船体底部的螺旋桨机构。
[0017]进一步地,前述图像采集系统包括至少一个摄像头,其中所述摄像头用于采集水 面的情况并将水面的情况通过通讯系统将采集的水面的情况发送给主控系统。
[0018] 进一步地,前述通讯系统为卫星通信系统。
[0019]进一步地,前述管理计算机响应于撤回指令,根据机器人实际所处位置、预先设定 的行走原点计算返回路径,将撤回指令和计算得出的返回路径同时发送至主控系统。
[0020]进一步地,前述通过主控系统驱动推进系统携带机器人以返回至行走原点,是指, [0021]所述主控系统被设置成响应于撤回指令,通过主控系统驱使推动系统带动机器人 以直线形式或者根据返回路径返回至行走原点。
[0022]进一步地,前述水上巡逻机器人的船体底部还设置有一漏水感应器,所述漏水感 应器与所述报警系统相连接,漏水感应器用以实时监测船体内是否存在漏水,并且将监测 结果反馈至报警系统;
[0023]所述主控系统响应于漏水感应器监测到是否存在漏水,生成返回信号,并且将返 回信号发送至管理计算机。
[0024]进一步地,前述内燃机发电装置包括有一液体存储箱,所述液体存储箱内设置有 一液位传感器,所述液位传感器与所述报警系统连接,液位传感器用于监测液体存储箱内 的液体是否低于设定的液面高度,并且将监测结果反馈至报警系统;
[0025]所述主控系统响应于液体存储箱内的液体低于设定的液面信号,生成一报警信 号,并将报警信号发送至管理计算机。
[0026] 进一步地,前述液位传感器为GY500液位传感器。
[0027]由以上技术内容可知,本发明的有益效果是:能够实现水上情况的快速有效的探 查,及时有效的将水面情况发送给管理计算机,实现人员在室内就能对水上情况的及时有 效监控,且该水上巡逻机器人能够最大限度的利用太阳能资源,节约能源,且在巡逻过程 中,如果发现电力支撑水上巡逻机器人完成设定的航线时,能够快速的召回。
[0028] 应当理解,前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这 样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外,所要求保 护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
[0029]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实 施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面 的描述中显见,或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
[0030]附图不意在按比例绘制。在附图中,在各个图中示出的每个相同或近似相同的组 成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见,在每个图中,并非每个组成部分均被标记。 现在,将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例,其中:
[0031]图1是本发明的水上巡逻机器人的结构图。
具体实施方式
[0032]为了更了解本发明的技术内容,特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0033]在本公开中参照附图来描述本发明的各方面,附图中示出了许多说明的实施例。 本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解,上面介绍的多种构思和实 施例,以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实 施,这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外,本发明公开的一 些方面可以单独使用,或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
[0034]如图1所示,一种水上巡逻机器人,用于自动巡逻水面情况,并将水面状况发送至 一管理计算机,水上巡逻机器人包括船体、电源系统、主控系统、导航系统、通讯系统、推进 系统、图像采集系统、报警系统;
[0035]本发明的机器人船体可以采用现有的水上机器人船体,符合通用的能够在水上实 现自主航行即可,不局限于机器人的具体结构。下面以其中一种水上巡逻机器人为例子来 具体阐述本发明的技术方案。
[0036]所述电源系统、主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统、图像采集系统均设置于 船体内。
[0037]所述电源系统分别与主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统、图像采集系统电 连接,用于提供主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统工作时所需的电能,所述电源系统 包括内燃机发电装置、太阳能发电装置、电能控制器,所述太阳能发电装置与蓄电池相连 接,其中所述内燃机发电装置与太阳能发电装置并联,其中所述电能控制器被设置于响应 于蓄电池的电量低于设定的第一阈值时启用内燃机发电装置为水上巡逻机器人提供电能。 [0038]其中蓄电池设定的第一阈值为蓄电池总电量的10%。
[0039] 所述主控系统与导航系统电连接,与推进系统电连接,所述推进系统安装于船体 的底部,主控系统被设置成接收导航系统所设定的导航路线,并且发送命令给予推进系统 用以推动船体前行。
[0040] 所述导航系统被设置成根据管理计算机的设定为水上巡逻机器人提供巡逻路线, 且当所述水上巡逻机器人由于环境问题偏离巡逻路线时导航系统用于修正路线。
[0041] 该水上巡逻机器人的工作原理为:管理计算机下达指令,使水上巡逻机器人按照 预设的巡逻路线航行,通过导航系统修正实际巡逻路线与预设的巡逻路线之间的偏差,通 过推进系统驱动水上巡逻机器人沿设定的路线航行,且在实际航行过程中实时的监控电源 系统的电能。
[0042] 所述报警系统与所述电源系统电连接,当所述电源系统的电量低于设定的第二阈 值时,所述报警系统通过通讯系统将报警信号发送给管理计算机,管理计算机通过通讯系 统向所述主控系统发送撤回水上巡逻机器人的指令,主控系统被设置成响应于所述撤回指 令,通过推进系统驱使水上巡逻机器人返回港口。
[0043]其中所述电源系统设定的第二阈值为经过太阳能发电装置和内燃机发电装置的 能够维持的水上巡逻机器人运行的总的电量的30% ;其中上述的总的电量的计算方式有多 种。
[0044]第一种,设定优先使用太阳能发电装置的电量,当蓄电池的电量低于本发明提及 的10 %的总电量时,调动内燃机发电装置为水上巡逻机器人提供电能,在这种情况下,所述 的第二阈值为内燃机发电装置的电能的30%。
[0045]第二种,设定优先使用内燃机发电装置的电量,当内燃机发电装置的电能为30% 时,调动蓄电池为水上巡逻机器人提供电能,在这种情况下,所述的第二阈值为蓄电池的电 能的30%。
[0046]第三种,不设定太阳能发电装置和内燃机发电装置的电量供电的先后顺序,在此 种情况下,所述的第二阈值为蓄电池的电能的50%与内燃机发电装置的电能的50%的总和 低于30%的总的发电量。
[0047]在本发明中为了更高效的利用清洁能源即太阳能发电装置的电能,采用第一张方 案。
[0048] 所述太阳能发电装置包括所述至少一个太阳能电池板、充电控制器,其中所述充 电器用于感应于所述蓄电池的电量低于设定的第三阈值时,采用太阳能电池板为所述蓄电 池充电,当所述蓄电池的电量低于设定的第四阈值时,采用太阳能电池板为所述蓄电池浮 充电。其中所述第三阈值为蓄电池电量的30%,所述第四阈值为蓄电池电量的80%。其中太 阳能发电装置能够在光线充足的情况下为水上巡逻机器人提供电能,另一方面能够将多余 的电能存储于蓄电池内,最大限度的利用了太阳能,保护环境。
[0049]所述船体上设置有至少一个图像采集系统,其中所述图像采集系统用于采集水上 的图像,并将所述采集的水上的图像通过通讯系统反馈给主控系统;所述图像采集系统包 括至少一个摄像头,其中所述摄像头用于采集水面的情况并将水面的情况通过通讯系统将 采集的水面的情况发送给主控系统。
[0050] 且所述船体上设置的图像采集系统为6个,其均匀的分布于船体的各个位置处,能 够实现船体360度范围内的情况的全部监控,且所述图像能够为后期进行水面测绘提供资 源。
[0051] 所述通讯系统用于将水上巡逻机器人接入网络,并且与管理计算机建立数据通讯 连接。所述通讯系统为卫星通信系统。
[0052]所述管理计算机响应于撤回指令,根据机器人实际所处位置、预先设定的行走原 点计算返回路径,将撤回指令和计算得出的返回路径同时发送至主控系统。
[0053]所述通过主控系统驱动推进系统携带机器人以返回至行走原点,是指,
[0054]所述主控系统被设置成响应于撤回指令,通过主控系统驱使推动系统带动机器人 以直线形式或者根据返回路径返回至行走原点。
[0055] 至于水上巡逻机器人的返回路径,有两种方式:
[0056] 第一种方式,采用最短的直线返回。
[0057]该方式路线最短,但有可能存在安全隐患,例如该直线路径中的某些区域风力较 大或风浪较大,容易造成水上巡逻机器人的翻船。
[0058] 第二种方式,沿一经过计算的较为安全的返回路径返回。
[0059] 例如,所述管理计算机响应于生成返回信号,根据机器人实际所处位置、预先设定 的行走原点、风力大小,计算返回路径,将返回信号和计算得出的返回路径同时发送至主控 系统。
[0060]第二种方式存在一前提条件,即行走原点的环境参数和返回路径的环境参数均符 合安全条件,优选的,擦玻璃机器人在航行过程中将路径上的风力大小做一记录,尤其是确 认其中符合安全条件的行进点,再经过预先设定的算法实时计算符合条件的返回路径。 [0061]所述水上巡逻机器人的船体底部还设置有一漏水感应器,所述漏水感应器与所述 报警系统相连接,漏水感应器用以实时监测船体内是否存在漏水,并且将监测结果反馈至 报警系统;
[0062]所述主控系统响应于漏水感应器监测到是否存在漏水,生成返回信号,并且将返 回信号发送至管理计算机。
[0063]所述内燃机发电装置包括有一液体存储箱,所述液体存储箱内设置有一液位传感 器,所述液位传感器与所述报警系统连接,液位传感器用于监测液体存储箱内的液体是否 低于设定的液面高度,并且将监测结果反馈至报警系统;
[0064]所述主控系统响应于液体存储箱内的液体低于设定的液面信号,生成一报警信 号,并将报警信号发送至管理计算机。
[0065] 优选的,所述液位传感器为GY500液位传感器。
[0066]由以上技术方案可知,本发明的水上巡逻机器人,能够实现水上情况的快速有效 的探查,及时有效的将水面情况发送给管理计算机,实现人员在室内就能对水上情况的及 时有效监控,且该水上巡逻机器人能够最大限度的利用太阳能资源,节约能源,且在巡逻过 程中,如果发现电力支撑水上巡逻机器人完成设定的航线时,能够快速的召回。
[0067]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因 此,本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1. 一种水上巡逻机器人,用于自动巡逻水面情况,并将水面状况发送至一管理计算机, 其特征在于,所述水上巡逻机器人包括船体、电源系统、主控系统、导航系统、通讯系统、推 进系统、图像采集系统、报警系统; 所述电源系统、主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统、图像采集系统均设置于船体 内; 所述电源系统分别与主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统、图像采集系统电连接, 用于提供主控系统、导航系统、通讯系统、推进系统工作时所需的电能; 所述电源系统包括内燃机发电装置、太阳能发电装置、电能控制器,所述太阳能发电装 置与蓄电池相连接,其中所述内燃机发电装置与太阳能发电装置并联,其中所述电能控制 器被设置于响应于蓄电池的电量低于设定的第一阈值时启用内燃机发电装置为水上巡逻 机器人提供电能; 所述主控系统与导航系统电连接,与推进系统电连接,所述推进系统安装于船体的底 部,主控系统被设置成接收导航系统所设定的导航路线,并且发送命令给予推进系统用以 推动船体前行; 所述导航系统被设置成根据管理计算机的设定为水上巡逻机器人提供巡逻路线; 所述报警系统与所述电源系统电连接,当所述电源系统的电量低于设定的第二阈值 时,所述报警系统通过通讯系统将报警信号发送给管理计算机,管理计算机通过通讯系统 向所述主控系统发送撤回水上巡逻机器人的指令,主控系统被设置成响应于所述撤回指 令,通过推进系统驱使水上巡逻机器人返回港口; 所述船体上设置有至少一个图像采集系统,其中所述图像采集系统用于采集水上的图 像,并将所述采集的水上的图像通过通讯系统反馈给主控系统; 所述通讯系统用于将水上巡逻机器人接入网络,并且与管理计算机建立数据通讯连 接。
2. 根据权利要求1所述的水上巡逻机器人,其特征在于,所述太阳能发电装置包括所述 至少一个太阳能电池板、充电控制器,其中所述充电控制器用于感应于所述蓄电池的电量 低于设定的第三阈值时,采用太阳能电池板为所述蓄电池充电,当所述蓄电池的电量低于 设定的第四阈值时,采用太阳能电池板为所述蓄电池浮充电。
3. 根据权利要求1所述的水上巡逻机器人,其特征在于,所述推进系统为设置与船体底 部的螺旋桨机构。
4. 根据权利要求1所述的水上巡逻机器人,其特征在于,所述图像采集系统包括至少一 个摄像头,其中所述摄像头用于采集水面的情况并将水面的情况通过通讯系统将采集的水 面的情况发送给主控系统。
5. 根据权利要求1所述的水上巡逻机器人,其特征在于,所述通讯系统为卫星通信系 统。
6. 根据权利要求1所述的水上巡逻机器人,其特征在于,所述管理计算机响应于撤回指 令,根据机器人实际所处位置、预先设定的行走原点计算返回路径,将撤回指令和计算得出 的返回路径同时发送至主控系统。
7. 根据权利要求6所述的水上巡逻机器人,其特征在于,所述通过主控系统驱动推进系 统携带机器人以返回至行走原点,是指, 所述主控系统被设置成响应于撤回指令,通过主控系统驱使推动糸统雨动机器人以直 线形式或者根据返回路径返回至行走原点。
8.根据权利要求1所述的水上巡逻机器人,其特征在于,所述水上巡逻机器人的船体底 部还设置有一漏水感应器,所述漏水感应器与所述报警系统相连接,漏水感应器用以实时 监测船体内是否存在漏水,并且将监测结果反馈至报警系统; 所述主控系统响应于漏水感应器监测到是否存在漏水,生成返回信号,并且将返回信 号发送至管理计算机。 、9.根据权利要求1所述的水上巡逻机器人,其特征在于,所述内燃机发电装置包括有一 液体存储箱,所述液体存储箱内设置有一液位传感器,所述液位传感器与所述报警系统连 接,液位传感器用于监测液体存储箱内的液体是否低于设定的液面高度,并且将监测结果 反馈至报警系统; 所述主控系统响应于液体存储箱内的液体低于设定的液面信号,生成一报警信号,并 将报警信号发送至管理计算机。
10.根据权利要求9所述的水上巡逻机器人,其特征在于,所述液位传感器为GY5〇〇液位 传感器D
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