CN110104147B - 一种水下机器人应急保护方法、装置、设备及储存介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下机器人领域，提供了一种水下机器人应急保护方法、装置、设备及储存介质，水下机器人上设有应急保护装置，所述应急保护装置包括定位模块、储存模块、对比模块、控制模块、开关模块、供电装置和上浮模块；本发明完全独立于水下机器人的控制系统，供电装置、控制模块、定位模块、开关模块均不使用水下机器人的设备，本发明提供了三种应急保护装置中上浮装置的结构，最大限度地减少与水下机器人系统的联系，以保证应急保护系统的运行。

Description

一种水下机器人应急保护方法、装置、设备及储存介质

技术领域

本发明属于水下机器人领域，涉及一种水下机器人应急保护方法、装置、设备及储存介质。

背景技术

水下机器人在完成水下观察或作业任务后，会按照程序上浮到水面，向操控人员发送位置坐标，由操控人员进行回收处理。但在实际使用过程中，会由于水下机器人主控程序故障、电源故障、驱动系统故障等原因，使得水下机器人在使用过程中，发生不能上浮、沉入水底、丢失的危险状况。

因此，需要一种应急保护装置，用于保护水下机器人出现上述故障现象后，仍然可以浮出水面，向操控人员发出定位信息，等待救援。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种水下机器人应急保护方法、装置、设备及储存介质。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种水下机器人应急保护方法，水下机器人上设有应急保护装置，所述应急保护装置包括定位模块、储存模块、对比模块、控制模块、开关模块、供电装置和上浮模块；

应急保护装置与水下机器人通讯连接，所述应急保护装置完全独立于水下机器人的控制系统；所述供电装置为应急保护装置的电力来源；所述上浮模块用于使水下机器人上浮到水面；

应急保护方法包括以下步骤：

S1、水下机器人在正常工作过程中，向定位模块发送水下机器人当前的工作状态；

S2、所述定位模块用于接收水下机器人当前的工作状态，并检测水下机器人的深度，将水下机器人实时的深度信息发送至储存模块；

S3、所述储存模块用于储存当前水下机器人的工作状态和深度信息；

S4、当所述水下机器人更改工作状态时，水下机器人再次向定位模块发送水下机器人更改后的工作状态，

S5、所述定位模块检测水下机器人的深度，将水下机器人实时的深度信息发送至储存模块；

S6、所述储存模块将之前的状态更新，储存更改后的水下机器人的工作状态和深度信息；

S7、所述储存模块将水下机器人的状态发送至对比模块，所述对比模块中预设有深度阈值及误差，所述对比模块将水下机器人的深度与阈值相比较，比较后会出现以下2种情况：

I、若水下机器人的深度在误差允许的范围内，则水下机器人继续保持检测；

II、若水下机器人的深度超出误差允许的范围，则将超出误差允许范围的信息发送至控制模块；所述控制模块用于接收对比模块发送的信息，并向水下机器人发送深度超标警报信息；所述水下机器人用于接收深度超标警报信息，及时调整工作深度，并将调整后的工作状态反馈至应急保护装置的控制模块；反馈后，会出现以下2种情况：

i、控制模块接收到了水下机器人发送的反馈信息，通过定位模块检测水下机器人的工作深度，水下机器人的工作深度持续减小，当减小至误差允许的范围内时，控制模块生成解除警报信息，并将该信息发送至水下机器人，水下机器人用于接收解除警报信息，并解除深度超标警报；

ii、控制模块接收到了水下机器人发送的反馈信息，通过定位模块检测水下机器人的工作深度，定位模块检测水下机器人的工作深度没有回调或持续增大，则生成水下机器人失控的信息，并将该信息发送至控制模块，所述控制模块用于接收水下机器人失控的信息，生成水下机器人失控的信息并将其发送至开关模块，所述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块使水下机器人上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块，所述控制模块用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块；

iii、控制模块未接收到水下机器人发送的反馈信息，则说明水下机器人的控制系统出现故障，应急保护装置的控制模块发送应急指令至开关模块；所述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块使水下机器人上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块；所述控制模块用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块；

S8、所述定位模块用于接收救援信息和应急状态，并对水下机器人当前位置进行定位，生成救援定位信息，并将救援定位信息和应急状态发送至操控台，等待救援。

作为优选，所述上浮模块包括配重模块，所述配重模块包括连接装置与配重重块，所述连接装置与配重重块之间为可拆卸连接，所述开关模块可控制连接装置将配重重块释放。水下机器人在工作时是零浮力或微正浮力(浮力略大于重力)的状态，深度传感模块可实时检测水下机器人的深度，当水下机器人的深度值超出误差允许的范围后，水下机器人与应急保护装置之间进行信息的传递和反馈，若确认水下机器人出现故障，无法自行浮出水面，应急保护装置会开启应急保护，将配重模块释放，水下机器人失去配重后浮力大于重力，自动上浮直至浮出水面，定位模块定位水下机器人的位置，等待操控人员救援。

作为优选，所述配重重块包括连接重块，所述连接重块与连接装置之间为可拆卸连接；所述配重重块还包括并列重块，所述连接重块与并列重块之间为可拆卸连接，所述并列重块与并列重块之间也为可拆卸连接。

作为优选，所述连接重块与连接装置连接的一侧为第一凹槽，方便连接重块与连接装置相连；所述连接重块与并列重块连接的一侧为第二凹槽，所述并列重块与连接重块连接的一侧为凸块，所述凸块与第二凹槽相匹配；两个所述并列重块也可通过凸块与第二凹槽的配合相连接。

作为优选，所述连接装置为螺杆。

作为优选，所述开关模块包括配重电机模块，所述配重电机模块中包括电机，所述电机包括直流电机和减速机。

作为优选，所述上浮模块包括气囊模块，所述气囊模块包括阀门、高压储气装置和耐压气囊，所述开关模块可控制阀门开启，高压储气装置中的气体逸向耐压气囊，耐压气囊充气后体积变大、浮力变大，带动水下机器人上浮至水面。水下机器人在工作时是零浮力或微正浮力(浮力略大于重力)的状态，深度传感模块可实时检测水下机器人的深度，当水下机器人的深度值超出误差允许的范围后，水下机器人与应急保护装置之间进行信息的传递和反馈，若确认水下机器人出现故障，无法自行浮出水面，应急回收系统会开启应急保护，上浮模块开启使水下机器人上浮直至浮出水面，定位模块定位水下机器人的位置，等待操控人员救援。

作为优选，所述高压储气装置、耐压气囊和阀门均可多次使用。

作为优选，所述高压储气装置在使用前，可根据预估的水下机器人的工作水域的水深预先充入相应压强的气体，使储气压强对应的水深大于水下机器人工作水域的水深。

作为优选，所述耐压气囊由高分子材料制成。

作为优选，所述上浮模块包括液压模块，所述液压模块包括活塞、油缸和耐压油囊，所述油缸内有液压油，所述开关模块可控制活塞在油缸内向耐压油囊方向运动，将油缸内的液压油压向耐压油囊，使耐压油囊体积变大、浮力变大，带动潜水设备上浮至水面。潜水设备在工作时是零浮力或微正浮力(浮力略大于重力)的状态，深度传感模块可实时检测潜水设备的深度，当潜水设备的深度值超出误差允许的范围后，潜水设备与应急保护装置之间进行信息的传递和反馈，若确认潜水设备出现故障，无法自行浮出水面，应急回收系统会开启应急保护，液压模块开启，使潜水设备上浮直至浮出水面，定位模块定位潜水设备的位置，等待操控人员救援。

作为优选，所述液压模块包括活塞、油缸和耐压油囊，所述油缸内有液压油，所述电机模块可控制活塞在油缸内向耐压油囊方向运动，将油缸内的液压油压向耐压油囊，使耐压油囊体积变大、浮力变大，带动潜水设备上浮至水面。

作为优选，所述开关模块包括油囊电机模块，所述油囊电机模块还可控制活塞向远离耐压油囊的方向运动，将耐压油囊内的液压油抽回油缸，以便再次使用。

作为优选，所述油囊开关模块包括直线电机，所述直线电机与活塞连接，通过直线电机的正、反转实现活塞机构的前进与后退。

作为优选，所述定位模块包括深度传感模块，所述深度传感模块用于实时检测潜水设备的深度。

作为优选，所述定位模块还包括北斗定位模块，所述北斗定位模块用于潜水设备浮出水面后，定位潜水设备当前的位置。

作为优选，所述供电装置完全独立于潜水设备。

作为优选，所述控制模块完全独立于潜水设备。

作为优选，所述应急保护装置防水。

一种水下机器人应急保护装置，应急保护装置包括定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置和供电装置；

所述定位装置用于定位水下机器人的实时位置，包括水下深度和地理坐标；

所述控制装置用于判断水下机器人是否失控，并控制开关装置的开启或关闭；

所述开关装置用于开启或关闭上浮装置；

所述上浮装置用于使水下机器人浮出水面；

所述供电装置用于为应急保护装置供电；

所述定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置、供电装置均完全独立于水下机器人。

一种水下机器人应急保护设备，包括定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置和供电装置；一个或多个处理器；储存器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1-7任意一项所述的一种水下机器人应急保护方法的步骤。

一种水下机器人应急保护储存介质，存储有与应急保护装置结合使用的程序，所述的程序可被处理器执行以完成如权利要求1-7任意一项所述的一种水下机器人应急保护方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供了三种应急保护装置中上浮装置的结构，分别是配重模块、气囊模块、液压模块，三种结构均具有结构简单、功耗低、运行可靠的特点，能够提升水下机器人系统运行的安全性。

2、本发明完全独立于水下机器人的控制系统，供电装置、控制模块、定位模块、电机模块均不使用水下机器人的设备，最大限度地减少与水下机器人系统的联系，以保证应急保护系统的运行。

3、本发明通过对比模块中设置的阈值及可允许的误差范围，可准确地判断水下机器人是否失控，避免错误地执行应急处理动作。

4、定位模块中，深度传感器用于实时地检测水下机器人的深度信息，深度作为评估水下机器应急状态的重压信息；北斗定位模块用于水下机器人启动应急保护系统，浮出水面后向操控台发送水下机器人当前位置信息，以及当前处于应急模式的信息。

5、上浮模块为配重模块时，配重电机模块是释放重块的执行机构，包括直流电机和减速机，具有防水使用的特点。配重模块用于调节水下机器人的重力与浮力平衡，一旦重块释放后，水下机器人的受到浮力就大于重力，使其浮出水面。为了方便重力配置，本发明中将重块进行组合化分解，由多个重块小型重块组合成一个大型重块，这样的好处是装置的适用性更广，同时在释放重块时更加的容易实现。连接重块两侧都设计有凹槽，并列重块一侧设计有凸起，另一侧有第二凹槽，那么一个连接重块就可以和多个并列重块配合，组合成一个两侧均为凹槽的大型重块，重量可以按照水下机器人的需要进行设计。凹槽设计主要是方便重块在水下机器人上的按照与固定，只要两端有相应形状的凸起物抵住重块凹槽，就可以实现重块的固定。连接装置为螺杆，初始状态下，螺杆头部抵住连接重块的第一凹槽，开始释放时，电机带动螺杆旋转，螺杆转动后，螺杆头部不能再顶紧重块，重块将掉落，完成释放功能。

6、上浮装置为气囊模块时，具有可重复使用、上浮速度更快的特点，结构简单、功耗低、运行可靠，能够提升水下机器人系统运行的安全性。因为随着深度的减小，水给耐压气囊施加的外压降低，耐压气囊的体积会增大，因此深度越小，耐压气囊体积越大，提供的浮力越大，上浮速度越快。因此特别适合于需要快速上浮的场合使用。高压储气装置是核心部件，在使用时需要保证储气的压强对应的水深大于水下机器人工作水域的水深，在工程实践中，近似任务1MPa压力，对应10m水深。因此在不同的应用深度，可以预先给高压储气装置充入不同压强的气体，在使用上具有很好的灵活性。耐压气囊在初始状态下处于压缩状态，体积小，不影响水下机器人的正常工作，而当阀门打开充入气体后，体积开始膨胀，提供浮力，操作方便，具有较好的可靠性。

7、上浮装置为液压模块时，具有无需拆装的特点，使用上不受作业水深的限制，可重复使用，使用寿命长，结构简单、功耗低、运行可靠，能够提升潜水设备系统运行的安全性。耐压油囊的体积由内部容纳的液压油量决定，当油缸内的油量都排出到耐压油囊内时，体积最大，产生的浮力最大，使水下机器人上浮出水面；回收水下机器人后，可以将液压油抽回到油缸内，为再次下潜做好准备。

附图说明

图1是水下机器人应急保护系统的总流程示意图；

图2是实施例1的流程示意图；

图3是配重模块的结构示意图；

图4是实施例2的流程示意图；

图5是实施例3的流程示意图；

图中，0、水下机器人；1、应急保护装置；2、定位模块；3、储存模块；4、对比模块；5、控制模块；6、供电装置；7、电机模块；8、上浮模块；9、北斗定位模块；10、深度传感模块；11、操控台；

81、配重重块；811、连接装置；812、连接重块；813、并列重块；814、第一凹槽、815、第二凹槽；816、凸块；

82、气囊模块；821、耐压气囊；822、阀门；823、高压储气装置；

83、液压模块；831、活塞；832、油缸；833、耐压油囊。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种水下机器人应急保护方法，水下机器人0上设有应急保护装置1，上述应急保护装置1包括定位模块2、储存模块3、对比模块4、控制模块5、开关模块、供电装置6和上浮模块8；

应急保护装置1与水下机器人0通讯连接，上述应急保护装置1完全独立于水下机器人0的控制系统；上述供电装置6为应急保护装置1的电力来源；上述上浮模块8用于使水下机器人0上浮到水面；

应急保护方法包括以下步骤：

S1、水下机器人0在正常工作过程中，向定位模块2发送水下机器人0当前的工作状态；

S2、上述定位模块2用于接收水下机器人0当前的工作状态，并检测水下机器人0的深度，将水下机器人0实时的深度信息发送至储存模块3；

S3、上述储存模块3用于储存当前水下机器人0的工作状态和深度信息；

S4、当上述水下机器人0更改工作状态时，水下机器人0再次向定位模块2发送水下机器人0更改后的工作状态，

S5、上述定位模块2检测水下机器人0的深度，将水下机器人0实时的深度信息发送至储存模块3；

S6、上述储存模块3将之前的状态更新，储存更改后的水下机器人0的工作状态和深度信息；

S7、上述储存模块3将水下机器人0的状态发送至对比模块4，上述对比模块4中预设有深度阈值及误差，上述对比模块4将水下机器人0的深度与阈值相比较，比较后会出现以下2种情况：

I、若水下机器人0的深度在误差允许的范围内，则水下机器人0继续保持检测；

II、若水下机器人0的深度超出误差允许的范围，则将超出误差允许范围的信息发送至控制模块5；上述控制模块5用于接收对比模块4发送的信息，并向水下机器人0发送深度超标警报信息；上述水下机器人0用于接收深度超标警报信息，及时调整工作深度，并将调整后的工作状态反馈至应急保护装置1的控制模块5；反馈后，会出现以下2种情况：

i、控制模块5接收到了水下机器人0发送的反馈信息，通过定位模块2检测水下机器人0的工作深度，水下机器人0的工作深度持续减小，当减小至误差允许的范围内时，控制模块5生成解除警报信息，并将该信息发送至水下机器人0，水下机器人0用于接收解除警报信息，并解除深度超标警报；

ii、控制模块5接收到了水下机器人0发送的反馈信息，通过定位模块2检测水下机器人0的工作深度，定位模块2检测水下机器人0的工作深度没有回调或持续增大，则生成水下机器人0失控的信息，并将该信息发送至控制模块5，上述控制模块5用于接收水下机器人0失控的信息，生成水下机器人0失控的信息并将其发送至开关模块，上述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块8使水下机器人0上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块5，上述控制模块5用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块2；

iii、控制模块5未接收到水下机器人0发送的反馈信息，则说明水下机器人0的控制系统出现故障，应急保护装置1的控制模块5发送应急指令至开关模块；上述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块8使水下机器人0上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块5；上述控制模块5用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块2；

S8、上述定位模块2用于接收救援信息和应急状态，并对水下机器人0当前位置进行定位，生成救援定位信息，并将救援定位信息和应急状态发送至操控台11，等待救援。

上述上浮模块8包括配重模块，上述配重模块包括连接装置811与配重重块81，上述连接装置811与配重重块81之间为可拆卸连接，上述开关模块可控制连接装置811将配重重块81释放。水下机器人0在工作时是零浮力或微正浮力(浮力略大于重力)的状态，深度传感模块10可实时检测水下机器人0的深度，当水下机器人0的深度值超出误差允许的范围后，水下机器人0与应急保护装置1之间进行信息的传递和反馈，若确认水下机器人0出现故障，无法自行浮出水面，应急保护装置1会开启应急保护，将配重模块释放，水下机器人0失去配重后浮力大于重力，自动上浮直至浮出水面，定位模块2定位水下机器人0的位置，等待操控人员救援。

上述配重重块81包括连接重块812，上述连接重块812与连接装置811之间为可拆卸连接；上述配重重块81还包括并列重块813，上述连接重块812与并列重块813之间为可拆卸连接，上述并列重块813与并列重块813之间也为可拆卸连接。

上述连接重块812与连接装置811连接的一侧为第一凹槽814，方便连接重块812与连接装置811相连；上述连接重块812与并列重块813连接的一侧为第二凹槽，上述并列重块813与连接重块812连接的一侧为凸块816，上述凸块816与第二凹槽相匹配；两个上述并列重块813也可通过凸块816与第二凹槽的配合相连接。

上述连接装置811为螺杆。

上述开关模块包括配重电机模块7，上述配重电机模块7中包括电机，上述电机包括直流电机和减速机。

上述定位模块2包括深度传感模块10，上述深度传感模块10用于实时检测潜水设备的深度。

上述定位模块2还包括北斗定位模块9，上述北斗定位模块9用于潜水设备浮出水面后，定位潜水设备当前的位置。

上述供电装置6完全独立于潜水设备。

上述控制模块5完全独立于潜水设备。

上述应急保护装置1防水。

一种水下机器人应急保护装置，应急保护装置1包括定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置和供电装置6；

上述定位装置用于定位水下机器人0的实时位置，包括水下深度和地理坐标；

上述控制装置用于判断水下机器人0是否失控，并控制开关装置的开启或关闭；

上述开关装置用于开启或关闭上浮装置；

上述上浮装置用于使水下机器人0浮出水面；

上述供电装置6用于为应急保护装置1供电；

上述定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置、供电装置6均完全独立于水下机器人0。

一种水下机器人应急保护设备，包括定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置和供电装置6；一个或多个处理器；储存器；以及一个或多个程序，其中上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置成由上述一个或多个处理器执行，上述程序包括用于执行水下机器人应急保护方法的步骤。

一种水下机器人应急保护储存介质，存储有与应急保护装置1结合使用的程序，上述的程序可被处理器执行以完成水下机器人应急保护方法的步骤。

本实施例具有结构简单、功耗低、运行可靠的特点，能够提升水下机器人0系统运行的安全性。

本实施例完全独立于水下机器人0的控制系统，供电装置6、控制模块5、定位模块2、电机模块7均不使用水下机器人0的设备，最大限度地减少与水下机器人0系统的联系，以保证应急保护系统的运行。

本实施例通过对比模块4中设置的阈值及可允许的误差范围，可准确地判断水下机器人0是否失控，避免错误地执行应急处理动作。

定位模块2中，深度传感器用于实时地检测水下机器人0的深度信息，深度作为评估水下机器应急状态的重压信息；北斗定位模块9用于水下机器人0启动应急保护系统，浮出水面后向操控台11发送水下机器人0当前位置信息，以及当前处于应急模式的信息。

上浮模块8为配重模块时，配重电机模块7是释放重块的执行机构，包括直流电机和减速机，具有防水使用的特点。配重模块用于调节水下机器人0的重力与浮力平衡，一旦重块释放后，水下机器人0的受到浮力就大于重力，使其浮出水面。为了方便重力配置，本实施例中将重块进行组合化分解，由多个重块小型重块组合成一个大型重块，这样的好处是装置的适用性更广，同时在释放重块时更加的容易实现。连接重块812两侧都设计有凹槽，并列重块813一侧设计有凸起，另一侧有第二凹槽，那么一个连接重块812就可以和多个并列重块813配合，组合成一个两侧均为凹槽的大型重块，重量可以按照水下机器人0的需要进行设计。凹槽设计主要是方便重块在水下机器人0上的按照与固定，只要两端有相应形状的凸起物抵住重块凹槽，就可以实现重块的固定。连接装置811为螺杆，初始状态下，螺杆头部抵住连接重块812的第一凹槽814，开始释放时，电机带动螺杆旋转，螺杆转动后，螺杆头部不能再顶紧重块，重块将掉落，完成释放功能。

实施例2

一种水下机器人应急保护方法，水下机器人0上设有应急保护装置1，上述应急保护装置1包括定位模块2、储存模块3、对比模块4、控制模块5、开关模块、供电装置6和上浮模块8；

应急保护装置1与水下机器人0通讯连接，上述应急保护装置1完全独立于水下机器人0的控制系统；上述供电装置6为应急保护装置1的电力来源；上述上浮模块8用于使水下机器人0上浮到水面；

应急保护方法包括以下步骤：

S1、水下机器人0在正常工作过程中，向定位模块2发送水下机器人0当前的工作状态；

S2、上述定位模块2用于接收水下机器人0当前的工作状态，并检测水下机器人0的深度，将水下机器人0实时的深度信息发送至储存模块3；

S3、上述储存模块3用于储存当前水下机器人0的工作状态和深度信息；

S4、当上述水下机器人0更改工作状态时，水下机器人0再次向定位模块2发送水下机器人0更改后的工作状态，

S5、上述定位模块2检测水下机器人0的深度，将水下机器人0实时的深度信息发送至储存模块3；

S6、上述储存模块3将之前的状态更新，储存更改后的水下机器人0的工作状态和深度信息；

S7、上述储存模块3将水下机器人0的状态发送至对比模块4，上述对比模块4中预设有深度阈值及误差，上述对比模块4将水下机器人0的深度与阈值相比较，比较后会出现以下2种情况：

I、若水下机器人0的深度在误差允许的范围内，则水下机器人0继续保持检测；

II、若水下机器人0的深度超出误差允许的范围，则将超出误差允许范围的信息发送至控制模块5；上述控制模块5用于接收对比模块4发送的信息，并向水下机器人0发送深度超标警报信息；上述水下机器人0用于接收深度超标警报信息，及时调整工作深度，并将调整后的工作状态反馈至应急保护装置1的控制模块5；反馈后，会出现以下2种情况：

i、控制模块5接收到了水下机器人0发送的反馈信息，通过定位模块2检测水下机器人0的工作深度，水下机器人0的工作深度持续减小，当减小至误差允许的范围内时，控制模块5生成解除警报信息，并将该信息发送至水下机器人0，水下机器人0用于接收解除警报信息，并解除深度超标警报；

ii、控制模块5接收到了水下机器人0发送的反馈信息，通过定位模块2检测水下机器人0的工作深度，定位模块2检测水下机器人0的工作深度没有回调或持续增大，则生成水下机器人0失控的信息，并将该信息发送至控制模块5，上述控制模块5用于接收水下机器人0失控的信息，生成水下机器人0失控的信息并将其发送至开关模块，上述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块8使水下机器人0上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块5，上述控制模块5用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块2；

iii、控制模块5未接收到水下机器人0发送的反馈信息，则说明水下机器人0的控制系统出现故障，应急保护装置1的控制模块5发送应急指令至开关模块；上述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块8使水下机器人0上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块5；上述控制模块5用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块2；

S8、上述定位模块2用于接收救援信息和应急状态，并对水下机器人0当前位置进行定位，生成救援定位信息，并将救援定位信息和应急状态发送至操控台11，等待救援。

上述上浮模块8包括气囊模块82，上述气囊模块82包括阀门822、高压储气装置823和耐压气囊821，上述开关模块可控制阀门822开启，高压储气装置823中的气体逸向耐压气囊821，耐压气囊821充气后体积变大、浮力变大，带动水下机器人0上浮至水面。水下机器人0在工作时是零浮力或微正浮力(浮力略大于重力)的状态，深度传感模块10可实时检测水下机器人0的深度，当水下机器人0的深度值超出误差允许的范围后，水下机器人0与应急保护装置1之间进行信息的传递和反馈，若确认水下机器人0出现故障，无法自行浮出水面，应急回收系统会开启应急保护，上浮模块8开启使水下机器人0上浮直至浮出水面，定位模块2定位水下机器人0的位置，等待操控人员救援。

上述高压储气装置823、耐压气囊821和阀门822均可多次使用。

上述高压储气装置823在使用前，可根据预估的水下机器人0的工作水域的水深预先充入相应压强的气体，使储气压强对应的水深大于水下机器人0工作水域的水深。

上述耐压气囊821由高分子材料制成。

上述定位模块2包括深度传感模块10，上述深度传感模块10用于实时检测潜水设备的深度。

上述定位模块2还包括北斗定位模块9，上述北斗定位模块9用于潜水设备浮出水面后，定位潜水设备当前的位置。

上述供电装置6完全独立于潜水设备。

上述控制模块5完全独立于潜水设备。

上述应急保护装置1防水。

一种水下机器人应急保护装置，应急保护装置1包括定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置和供电装置6；

上述定位装置用于定位水下机器人0的实时位置，包括水下深度和地理坐标；

上述控制装置用于判断水下机器人0是否失控，并控制开关装置的开启或关闭；

上述开关装置用于开启或关闭上浮装置；

上述上浮装置用于使水下机器人0浮出水面；

上述供电装置6用于为应急保护装置1供电；

上述定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置、供电装置6均完全独立于水下机器人0。

一种水下机器人应急保护设备，包括定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置和供电装置6；一个或多个处理器；储存器；以及一个或多个程序，其中上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置成由上述一个或多个处理器执行，上述程序包括用于执行水下机器人应急保护方法的步骤。

一种水下机器人应急保护储存介质，存储有与应急保护装置1结合使用的程序，上述的程序可被处理器执行以完成水下机器人应急保护方法的步骤。

本实施例具有结构简单、功耗低、运行可靠的特点，能够提升水下机器人0系统运行的安全性。

本实施例完全独立于水下机器人0的控制系统，供电装置6、控制模块5、定位模块2、电机模块7均不使用水下机器人0的设备，最大限度地减少与水下机器人0系统的联系，以保证应急保护系统的运行。

本实施例通过对比模块4中设置的阈值及可允许的误差范围，可准确地判断水下机器人0是否失控，避免错误地执行应急处理动作。

定位模块2中，深度传感器用于实时地检测水下机器人0的深度信息，深度作为评估水下机器应急状态的重压信息；北斗定位模块9用于水下机器人0启动应急保护系统，浮出水面后向操控台11发送水下机器人0当前位置信息，以及当前处于应急模式的信息。

本实施例具有可重复使用、上浮速度更快的特点，结构简单、功耗低、运行可靠，能够提升水下机器人0系统运行的安全性。因为随着深度的减小，水给耐压气囊821施加的外压降低，耐压气囊821的体积会增大，因此深度越小，耐压气囊821体积越大，提供的浮力越大，上浮速度越快。因此特别适合于需要快速上浮的场合使用。高压储气装置823是核心部件，在使用时需要保证储气的压强对应的水深大于水下机器人0工作水域的水深，在工程实践中，近似任务1MPa压力，对应10m水深。因此在不同的应用深度，可以预先给高压储气装置823充入不同压强的气体，在使用上具有很好的灵活性。耐压气囊821在初始状态下处于压缩状态，体积小，不影响水下机器人0的正常工作，而当阀门822打开充入气体后，体积开始膨胀，提供浮力，操作方便，具有较好的可靠性。

实施例3

一种水下机器人应急保护方法，水下机器人0上设有应急保护装置1，上述应急保护装置1包括定位模块2、储存模块3、对比模块4、控制模块5、开关模块、供电装置6和上浮模块8；

应急保护装置1与水下机器人0通讯连接，上述应急保护装置1完全独立于水下机器人0的控制系统；上述供电装置6为应急保护装置1的电力来源；上述上浮模块8用于使水下机器人0上浮到水面；

应急保护方法包括以下步骤：

S1、水下机器人0在正常工作过程中，向定位模块2发送水下机器人0当前的工作状态；

S2、上述定位模块2用于接收水下机器人0当前的工作状态，并检测水下机器人0的深度，将水下机器人0实时的深度信息发送至储存模块3；

S3、上述储存模块3用于储存当前水下机器人0的工作状态和深度信息；

S4、当上述水下机器人0更改工作状态时，水下机器人0再次向定位模块2发送水下机器人0更改后的工作状态，

S5、上述定位模块2检测水下机器人0的深度，将水下机器人0实时的深度信息发送至储存模块3；

S6、上述储存模块3将之前的状态更新，储存更改后的水下机器人0的工作状态和深度信息；

S7、上述储存模块3将水下机器人0的状态发送至对比模块4，上述对比模块4中预设有深度阈值及误差，上述对比模块4将水下机器人0的深度与阈值相比较，比较后会出现以下2种情况：

I、若水下机器人0的深度在误差允许的范围内，则水下机器人0继续保持检测；

II、若水下机器人0的深度超出误差允许的范围，则将超出误差允许范围的信息发送至控制模块5；上述控制模块5用于接收对比模块4发送的信息，并向水下机器人0发送深度超标警报信息；上述水下机器人0用于接收深度超标警报信息，及时调整工作深度，并将调整后的工作状态反馈至应急保护装置1的控制模块5；反馈后，会出现以下2种情况：

i、控制模块5接收到了水下机器人0发送的反馈信息，通过定位模块2检测水下机器人0的工作深度，水下机器人0的工作深度持续减小，当减小至误差允许的范围内时，控制模块5生成解除警报信息，并将该信息发送至水下机器人0，水下机器人0用于接收解除警报信息，并解除深度超标警报；

ii、控制模块5接收到了水下机器人0发送的反馈信息，通过定位模块2检测水下机器人0的工作深度，定位模块2检测水下机器人0的工作深度没有回调或持续增大，则生成水下机器人0失控的信息，并将该信息发送至控制模块5，上述控制模块5用于接收水下机器人0失控的信息，生成水下机器人0失控的信息并将其发送至开关模块，上述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块8使水下机器人0上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块5，上述控制模块5用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块2；

iii、控制模块5未接收到水下机器人0发送的反馈信息，则说明水下机器人0的控制系统出现故障，应急保护装置1的控制模块5发送应急指令至开关模块；上述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块8使水下机器人0上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块5；上述控制模块5用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块2；

S8、上述定位模块2用于接收救援信息和应急状态，并对水下机器人0当前位置进行定位，生成救援定位信息，并将救援定位信息和应急状态发送至操控台11，等待救援。

上述上浮模块8包括液压模块83，上述液压模块83包括活塞831、油缸832和耐压油囊833，上述油缸832内有液压油，上述开关模块可控制活塞831在油缸832内向耐压油囊833方向运动，将油缸832内的液压油压向耐压油囊833，使耐压油囊833体积变大、浮力变大，带动潜水设备上浮至水面。潜水设备在工作时是零浮力或微正浮力(浮力略大于重力)的状态，深度传感模块10可实时检测潜水设备的深度，当潜水设备的深度值超出误差允许的范围后，潜水设备与应急保护装置1之间进行信息的传递和反馈，若确认潜水设备出现故障，无法自行浮出水面，应急回收系统会开启应急保护，液压模块83开启，使潜水设备上浮直至浮出水面，定位模块2定位潜水设备的位置，等待操控人员救援。

上述液压模块83包括活塞831、油缸832和耐压油囊833，上述油缸832内有液压油，上述电机模块7可控制活塞831在油缸832内向耐压油囊833方向运动，将油缸832内的液压油压向耐压油囊833，使耐压油囊833体积变大、浮力变大，带动潜水设备上浮至水面。

上述开关模块包括油囊电机模块7，上述油囊电机模块7还可控制活塞831向远离耐压油囊833的方向运动，将耐压油囊833内的液压油抽回油缸832，以便再次使用。

上述油囊开关模块包括直线电机，上述直线电机与活塞831连接，通过直线电机的正、反转实现活塞831机构的前进与后退。

上述定位模块2包括深度传感模块10，上述深度传感模块10用于实时检测潜水设备的深度。

上述定位模块2还包括北斗定位模块9，上述北斗定位模块9用于潜水设备浮出水面后，定位潜水设备当前的位置。

上述供电装置6完全独立于潜水设备。

上述控制模块5完全独立于潜水设备。

上述应急保护装置1防水。

一种水下机器人应急保护装置，应急保护装置1包括定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置和供电装置6；

上述定位装置用于定位水下机器人0的实时位置，包括水下深度和地理坐标；

上述控制装置用于判断水下机器人0是否失控，并控制开关装置的开启或关闭；

上述开关装置用于开启或关闭上浮装置；

上述上浮装置用于使水下机器人0浮出水面；

上述供电装置6用于为应急保护装置1供电；

上述定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置、供电装置6均完全独立于水下机器人0。

一种水下机器人应急保护设备，包括定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置和供电装置6；一个或多个处理器；储存器；以及一个或多个程序，其中上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置成由上述一个或多个处理器执行，上述程序包括用于执行水下机器人应急保护方法的步骤。

一种水下机器人应急保护储存介质，存储有与应急保护装置1结合使用的程序，上述的程序可被处理器执行以完成水下机器人应急保护方法的步骤。

本实施例具有结构简单、功耗低、运行可靠的特点，能够提升水下机器人0系统运行的安全性。

本实施例完全独立于水下机器人0的控制系统，供电装置6、控制模块5、定位模块2、电机模块7均不使用水下机器人0的设备，最大限度地减少与水下机器人0系统的联系，以保证应急保护系统的运行。

本实施例通过对比模块4中设置的阈值及可允许的误差范围，可准确地判断水下机器人0是否失控，避免错误地执行应急处理动作。

定位模块2中，深度传感器用于实时地检测水下机器人0的深度信息，深度作为评估水下机器应急状态的重压信息；北斗定位模块9用于水下机器人0启动应急保护系统，浮出水面后向操控台11发送水下机器人0当前位置信息，以及当前处于应急模式的信息。

本实施例具有无需拆装的特点，使用上不受作业水深的限制，可重复使用，使用寿命长，结构简单、功耗低、运行可靠，能够提升潜水设备系统运行的安全性。耐压油囊833的体积由内部容纳的液压油量决定，当油缸832内的油量都排出到耐压油囊833内时，体积最大，产生的浮力最大，使水下机器人0上浮出水面；回收水下机器人0后，可以将液压油抽回到油缸832内，为再次下潜做好准备。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种水下机器人应急保护方法，其特征在于，水下机器人(0)上设有应急保护装置(1)，所述应急保护装置(1)包括定位模块(2)、储存模块(3)、对比模块(4)、控制模块(5)、开关模块、供电装置(6)和上浮模块(8)；

应急保护装置(1)与水下机器人(0)通讯连接，所述应急保护装置(1)完全独立于水下机器人(0)的控制系统；所述供电装置(6)为应急保护装置(1)的电力来源；所述上浮模块(8)用于使水下机器人(0)上浮到水面；

应急保护方法包括以下步骤：

S1、水下机器人(0)在正常工作过程中，向定位模块(2)发送水下机器人(0)当前的工作状态；

S2、所述定位模块(2)用于接收水下机器人(0)当前的工作状态，并检测水下机器人(0)的深度，将水下机器人(0)实时的深度信息发送至储存模块(3)；

S3、所述储存模块(3)用于储存当前水下机器人(0)的工作状态和深度信息；

S4、当所述水下机器人(0)更改工作状态时，水下机器人(0)再次向定位模块(2)发送水下机器人(0)更改后的工作状态，

S5、所述定位模块(2)检测水下机器人(0)的深度，将水下机器人(0)实时的深度信息发送至储存模块(3)；

S6、所述储存模块(3)将之前的状态更新，储存更改后的水下机器人(0)的工作状态和深度信息；

S7、所述储存模块(3)将水下机器人(0)的状态发送至对比模块(4)，所述对比模块(4)中预设有深度阈值及误差，所述对比模块(4)将水下机器人(0)的深度与阈值相比较，比较后会出现以下2种情况：

I、若水下机器人(0)的深度在误差允许的范围内，则水下机器人(0)继续保持检测；II、若水下机器人(0)的深度超出误差允许的范围，则将超出误差允许范围的信息发送至控制模块(5)；所述控制模块(5)用于接收对比模块(4)发送的信息，并向水下机器人(0)发送深度超标警报信息；所述水下机器人(0)用于接收深度超标警报信息，及时调整工作深度，并将调整后的工作状态反馈至应急保护装置(1)的控制模块(5)；反馈后，会出现以下2种情况：

i、控制模块(5)接收到了水下机器人(0)发送的反馈信息，通过定位模块(2)检测水下机器人(0)的工作深度，水下机器人(0)的工作深度持续减小，当减小至误差允许的范围内时，控制模块(5)生成解除警报信息，并将该信息发送至水下机器人(0)，水下机器人(0)用于接收解除警报信息，并解除深度超标警报；

ii、控制模块(5)接收到了水下机器人(0)发送的反馈信息，通过定位模块(2)检测水下机器人(0)的工作深度，定位模块(2)检测水下机器人(0)的工作深度没有回调或持续增大，则生成水下机器人(0)失控的信息，并将该信息发送至控制模块(5)，所述控制模块(5)用于接收水下机器人(0)失控的信息，生成水下机器人(0)失控的信息并将其发送至开关模块，所述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块(8)使水下机器人(0)上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块(5)，所述控制模块(5)用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块(2)；

iii、控制模块(5)未接收到水下机器人(0)发送的反馈信息，则说明水下机器人(0)的控制系统出现故障，应急保护装置(1)的控制模块(5)发送应急指令至开关模块；所述开关模块用于接收应急指令并启动，上浮模块(8)使水下机器人(0)上浮，并将释放完成的信息反馈至控制模块(5)；所述控制模块(5)用于接收释放完成的信息，生成救援信息和应急状态，并将救援信息和应急状态发送至定位模块(2)；

S8、所述定位模块(2)用于接收救援信息和应急状态，并对水下机器人(0)当前位置进行定位，生成救援定位信息，并将救援定位信息和应急状态发送至操控台(11)，等待救援。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人应急保护方法，其特征在于，所述上浮模块(8)包括配重模块，所述配重模块包括连接装置(811)与配重重块(81)，所述连接装置(811)与配重重块(81)之间为可拆卸连接，所述开关模块可控制连接装置(811)将配重重块(81)释放。

3.根据权利要求2所述的一种水下机器人应急保护方法，其特征在于，所述配重重块(81)包括连接重块(812)，所述连接重块(812)与连接装置(811)之间为可拆卸连接；所述配重重块(81)还包括并列重块(813)，所述连接重块(812)与并列重块(813)之间为可拆卸连接，所述并列重块(813)与并列重块(813)之间也为可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的一种水下机器人应急保护方法，其特征在于，所述连接重块(812)与连接装置(811)连接的一侧为第一凹槽(814)，方便连接重块(812)与连接装置(811)相连；所述连接重块(812)与并列重块(813)连接的一侧为第二凹槽，所述并列重块(813)与连接重块(812)连接的一侧为凸块(816)，所述凸块(816)与第二凹槽相匹配；两个所述并列重块(813)也可通过凸块(816)与第二凹槽的配合相连接。

5.根据权利要求1所述的一种水下机器人应急保护方法，其特征在于，所述上浮模块(8)包括气囊模块(82)，所述气囊模块(82)包括阀门(822)、高压储气装置(823)和耐压气囊(821)，所述上浮控制模块(5)可控制阀门(822)开启，高压储气装置(823)中的气体逸向耐压气囊(821)，耐压气囊(821)充气后体积变大、浮力变大，带动水下机器人(0)上浮至水面。

6.根据权利要求1所述的一种水下机器人应急保护方法，其特征在于，所述上浮模块(8)包括液压模块(83)，所述液压模块(83)包括活塞(831)、油缸(832)和耐压油囊，所述油缸(832)内有液压油，所述开关模块可控制活塞(831)在油缸(832)内向耐压油囊方向运动，将油缸(832)内的液压油压向耐压油囊，使耐压油囊体积变大、浮力变大，带动潜水设备上浮至水面。

7.根据权利要求6所述的一种水下机器人应急保护方法，其特征在于，所述开关模块包括直线电机，所述直线电机与活塞(831)连接，通过直线电机的正、反转实现活塞(831)机构的前进与后退。

8.一种水下机器人应急保护设备，其特征在于，包括定位装置、控制装置、开关装置、上浮装置和供电装置(6)；一个或多个处理器；储存器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1-7任意一项所述的一种水下机器人应急保护方法的步骤。

9.一种水下机器人应急保护储存介质，其特征在于，存储有与应急保护装置(1)结合使用的程序，所述的程序可被处理器执行以完成如权利要求1-7任意一项所述的一种水下机器人应急保护方法的步骤。

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