CN109552578A - 一种水下机器人的故障自救系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下机器人的故障自救系统，包括安装于水下机器人本体的自救装置、检测系统和控制系统；所述自救装置包括充气装置、开关装置和气囊；所述开关装置设置于所述充气装置开口处，所述气囊与所述开关装置连接；所述检测系统、所述开关装置与所述控制系统信号连接；所述检测系统检测水下机器人本体发生故障后，所述检测系统向所述控制系统发出故障信号，所述控制系统接收到故障信号后控制所述开关装置工作，所述开关装置工作时所述气囊与所述充气装置连通。本发明水下机器人的故障自救系统采用智能自救的方式，无需人为操作，提升了水下机器人自救的实时性，减少企业的损失。

Description

一种水下机器人的故障自救系统
技术领域
本发明涉及水下智能机器人技术领域，具体涉及到一种水下机器人的故障自救系统。
背景技术
目前，智能水下机器人已成为水下勘探与作业，提高人类水下作业范围，提高人类水下作业水平的最主要的设备，对于海洋的开发有着极其重要的作用。而一个水下机器人的研制成本是相当高的，一旦本体与母船失去联系，将会造成巨大的损失。因此，如何快速的掌握水下机器人的位置并再回收成为水下机器人研制方面的一个重要环节。目前，用到的水下机器人自救方式主要有水面人员发现故障时通过水声装置发送自救命令，抛载自救，即由独立于其他系统的抛载系统抛掉机器人压载物、电池舱或电子舱等使机器人获得足够的浮力自己上浮，还有利用智能控制系统检测故障，一旦发生故障时便释放压载物、救生信标浮球和强力缆绳的方式使机器人上浮，借助救生浮球内的无线电信号、频闪光设备、信号旗及烟雾指示器等设备，母船搜索到上浮的机器人。
现有的自救方式中，通过水面人员发指令的方式可靠性较差，在断缆和水声通讯不良的情况下难以实施，加之操作人员发现故障并发出自救指令有一定的延时性，自救的及时性较差。抛载自救的方式会损失一部分水下机器人的设备，加之水下机器人研制本身耗资巨大，抛载的方式经济型太差。释放压载物，信标浮球和强力电缆的方式过于复杂，不利于水下机器人的正常水下工作，同时加设强力电缆容易导致电缆在水下缠绕，同样不能让水下机器人浮出水面。
发明内容
为解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种水下机器人的故障自救系统，包括母船和水下机器人本体，其特征在于，还包括自救装置、检测系统和控制系统；所述自救装置与所述水下机器人本体连接；所述检测系统、所述控制系统设于所述水下机器人本体内，或者所述自救装置内，或者所述母船内；所述自救装置包括充气装置、开关装置和气囊；所述开关装置设置于所述充气装置开口处，所述气囊与所述开关装置连接；所述开关装置与所述控制系统信号连接，所述检测系统通过故障信号传输线与所述控制系统信号连接；所述检测系统检测水下机器人本体发生故障后，所述检测系统向所述控制系统发出故障信号，所述控制系统接收到故障信号后控制所述开关装置工作，所述开关装置工作时所述气囊与所述充气装置连。
上述水下机器人的故障自救系统，其中，包括独立电源，所述独立电源与所述控制系统信号连接，所述独立电源与所述自救装置电连接，所述控制系统接收到故障信号后，所述控制系统控制所述独立电源向所述自救装置供电。
上述水下机器人的故障自救系统，其特征在于，所述充气装置为高压气瓶。
上述水下机器人的故障自救系统，其中，所述开关装置包括球阀和电磁驱动结构，所述电磁驱动结构设置于所述球阀一侧；所述电磁驱动结构与所述独立电源电连接，所述球阀设置于所述充气装置开口处。
上述水下机器人的故障自救系统，其中，所述控制系统包括触发模块；所述触发模块的触发端与所述检测系统之间通过多路电路信号连接，所述触发模块与所述检测系统之间的信号连接方式为或门逻辑电路连接方式。
上述水下机器人的故障自救系统，其中，所述母船上设置信号传输器，所述自救装置上设置GPS定位装置，所述GPS定位装置与所述信号传输器信号连接。
上述水下机器人的故障自救系统，其中，所述控制系统接收到故障信号后，所述控制装置控制所述水下机器人本体的电源停止供电。
本发明对比现有技术的有益效果是：
1)本发明水下机器人的故障自救系统采用智能自救的方式，无需工作人员进行故障判断后再下自救指令，即使在断缆的情况下也可正常工作。一旦有故障信号，水下机器人本体可立即断电，保护本体器件，同时自救系统工作。
2)减小了水下机器人在水下工作时丢失的可能性，在一定程度上可帮助企业挽回巨大的损失。
3)自救系统中无人为参与判断故障的过程，一旦有故障信号就立即触发自救系统工作，提升了自救系统的实时性。
4)自救装置功耗小，在无故障时几乎无电能损耗，并且配备的GPS定位装置和LED小灯均为小功耗器件，可延长自救系统工作时长，保证母船可找到浮在水面的水下机器人。
附图说明
图1为本发明水下机器人的故障自救系统的整体示意图。
图2为本发明水下机器人的故障自救系统中水下机器人本体示意图。
图3为本发明水下机器人的故障自救系统中自救装置结构示意图。
图4为本发明水下机器人的故障自救系统的结构框图。
图中：
1母船 2缆绳 3水下机器人本体 4气瓶固定架 5气囊容纳盒6高压气瓶 7独立电源传输线 8故障信号传输线 9独立电源 10球阀11气囊 12电磁驱动结构
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例。
图1为本发明水下机器人的故障自救系统的整体示意图。如图1所示，本发明提供的一种水下机器人的故障自救系统，包括母船1和水下机器人本体3；母船1和水下机器人本体3通过缆绳2连接。
图2为本发明水下机器人的故障自救系统中水下机器人本体示意图。图3为本发明水下机器人的故障自救系统中自救装置结构示意图。作为一种优选的实施例，如图2和图3所示，自救装置包括气瓶固定架4、气囊容纳盒5和高压气瓶6；气瓶固定架4固定安装于水下机器人本体3的底部中心线上，高压气瓶6固定安装于气瓶固定架4下侧；气囊容纳盒5设置于靠近高压气瓶6开口的一侧，气囊11位于气囊容纳盒5内，气囊11开口的一端与高压气瓶6开口的一端连接。独立电源9安装于气瓶固定架4上侧。高压气瓶6开口的开关包括球阀10和电磁驱动结构12，球阀10与气囊11连接，电磁驱动结构12与独立电源传输线7连接；电磁驱动结构12包括电磁铁和驱动芯片。检测系统、控制系统设于水下机器人本体3内，或者自救装置内，或者1母船内。尤其的，检测系统设置于水下机器人本体3内，控制系统设置于自救装置内，自救装置独立安装于水下机器人本体3的底部，并且检测系统通过故障信号传输线8与控制系统信号连接，控制系统与电磁驱动结构12信号连接；独立电源9通过独立电源传输线7与电磁驱动结构12连接，并且独立电源9与控制系统电连接。
优选地，自救装置中搭载浮力材料。可以根据预计的浮力大小，将浮力材料切割成特定体积形状，再计算水浸浮力损耗，通过浮力材料进行浮力配平，使自救装置达到零浮力效果，最小程度的影响水下机器人的正常工作。
优选地，控制系统包括触发模块；触发模块的触发端与检测系统之间通过多条并行的电路信号连接，触发模块与检测系统之间的信号连接方式为或门逻辑电路连接方式。
图4为本发明水下机器人的故障自救系统的结构框图。以下结合图4，详细阐述自救系统的工作原理。水下机器人本体3内设置的检测系统检测到故障信号后传递给控制系统中的触发模块，触发模块接收到故障信号后向电磁驱动结构12的驱动芯片发出自救信号，同时控制系统控制独立电源9向电磁驱动结构12的驱动芯片输送电能；触发模块接收到故障信号后，控制系统控制水下机器人本体3的电源停止供电。电磁驱动结构12的驱动芯片接收到自救信号和电能后为电磁铁提供电源，电磁铁工作并带动球阀转动；球阀转动后，高压气瓶6与气囊11相连通，高压气瓶6释放高压气体使气囊11膨胀，气囊11产生浮力并带动水下机器人本体3上浮至水面。
优选地，母船1上设置信号传输器，自救装置上设置GPS定位装置，GPS定位装置与母船1的信号传输器信号连接。当自救系统启动时，GPS定位装置工作。当水下机器人本体3上浮至水面后，母船1的信号传输器可以接收到GPS定位装置的信号。
优选地，自救装置上设置LED小灯，夜间时，工作人员可以通过LED小灯获知水下机器人本体3的位置。
本发明中，自救装置独立安装于水下机器人本体3的底部，自救系统可在无人为干涉的情况下采用完全智能的方式触发工作。此外，控制系统中，触发模块的触发端采用多路电路输入，运用或门逻辑电路的连接方式，只要有一处故障端输入，便可触发水下机器人的自救系统工作。进一步地，控制系统在接收到故障信号后，控制系统控制独立电源9工作并停止水下机器人本体3的电源工作，因此保护故障状态下水下机器人本体3，并且使独立电源9在没有故障信号的时候不会有所损耗，可延长自救系统工作时长。
此外，通过在自救系统中安装小功耗器件，包括GPS定位装置和LED小灯，可方便工作人员找寻水下机器人本体3的具体位置。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (7)

1.一种水下机器人的故障自救系统，包括母船和水下机器人本体，其特征在于，还包括自救装置、检测系统和控制系统；所述自救装置与所述水下机器人本体连接；所述检测系统、所述控制系统设于所述水下机器人本体内，或者所述自救装置内，或者所述母船内；
所述自救装置包括充气装置、开关装置和气囊；所述开关装置设置于所述充气装置开口处，所述气囊与所述开关装置连接；
所述开关装置与所述控制系统信号连接，所述检测系统通过故障信号传输线与所述控制系统信号连接；所述检测系统检测水下机器人本体发生故障后，所述检测系统向所述控制系统发出故障信号，所述控制系统接收到故障信号后控制所述开关装置工作，所述开关装置工作时所述气囊与所述充气装置连通。
2.如权利要求1所述水下机器人的故障自救系统，其特征在于，包括独立电源，所述独立电源与所述控制系统信号连接，所述独立电源与所述自救装置电连接，所述控制系统接收到故障信号后，所述控制系统控制所述独立电源向所述自救装置供电。
3.如权利要求1所述水下机器人的故障自救系统，其特征在于，所述充气装置为高压气瓶。
4.如权利要求2所述水下机器人的故障自救系统，其特征在于，所述开关装置包括球阀和电磁驱动结构，所述电磁驱动结构设置于所述球阀一侧；所述电磁驱动结构与所述独立电源电连接，所述球阀设置于所述充气装置开口处。
5.如权利要求1所述水下机器人的故障自救系统，其特征在于，所述控制系统包括触发模块；所述触发模块的触发端与所述检测系统之间通过多路电路信号连接，所述触发模块与所述检测系统之间的信号连接方式为或门逻辑电路连接方式。
6.如权利要求1所述水下机器人的故障自救系统，其特征在于，所述母船上设置信号传输器，所述自救装置上设置GPS定位装置，所述GPS定位装置与所述信号传输器信号连接。
7.如权利要求1所述水下机器人的故障自救系统，其特征在于，所述控制系统接收到故障信号后，所述控制装置控制所述水下机器人本体的电源停止供电。
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