CN110127008B - 一种自主水下机器人的跟踪系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自主水下机器人的跟踪系统，包括浮标和水下机器人，所述浮标通过零浮力电缆与机器人连接，所述浮标内设有通讯装置，水下机器人的主机通过零浮力电缆内的通讯线路连接浮标内的通讯装置，水下机器人通过通讯装置连接监测站；所述浮标包括通讯舱、漂浮圈，所述通讯舱通过固定架安装在漂浮圈内侧。本发明所述的自主水下机器人的跟踪系统通过浮标实现了水下机器人与监测站的通讯，使水下机器人的通讯不受海水的影响，有效的扩大了通讯距离，并且数据传输完整、速度快，监测站可以及时的对水下机器人进行追踪、控制。

Description

一种自主水下机器人的跟踪系统
技术领域
本发明属于水下机器人设备技术领域，尤其是涉及一种自主水下机器人的跟踪系统。
背景技术
科学技术的不断发展，为海洋世界的探索提供了技术支持，但是就目前技术来讲，水下机器人技术发展落后于陆地机器人，由于无线信号在水下环境中衰减较为严重，目前的水下机器人如果采用无线传输的话，不能离水面监测站太远，这样就造成了活动范围的局限性，不利于水下追踪和探索。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种自主水下机器人的跟踪系统，以解决现有的水下机器人容易受数据传输距离的限制，导致活动范围有限的情况。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种自主水下机器人的跟踪系统，包括浮标和水下机器人，所述浮标通过零浮力电缆与机器人连接，所述浮标内设有通讯装置，水下机器人的主机通过零浮力电缆内的通讯线路连接浮标内的通讯装置，水下机器人通过通讯装置连接监测站；
所述浮标包括通讯舱、漂浮圈，所述通讯舱通过固定架安装在漂浮圈内侧；
所述通讯舱为椭圆形盒体，椭圆形盒体包括上盒体和下盒体，所述上盒体的直径大于下盒体的直径，下盒体的底部向外延伸形成环形边，所述下盒体的顶部外侧设有外螺纹，外螺纹的下方设有环形连接边一，环形连接边一的外径大于上盒体底部的内径，上盒体底部内侧设有与外螺纹相对应的内螺纹，所述下盒体与上盒体螺纹连接；
所述环形连接边一与环形边之间设有密封垫一。
进一步的，所述上盒体顶部的厚度大于底部厚度，上盒体内部的顶部和底部之间设有环形支撑面，所述上盒体内部下方设有内螺纹，所述内螺纹设置在环形支撑面的上方，上盒体通过内螺纹连接放置盒，所述通讯装置安装在放置盒内；
所述放置盒为顶部开口的圆柱体结构，放置盒的顶部外侧设有与内螺纹对应的外螺纹，外螺纹的下方设有环形连接边二，所述环形连接边二与环形支撑面之间设有密封垫二。
进一步的，所述上盒体的顶部设有天线孔，通讯装置的天线通过天线孔伸出至盒体外侧。
进一步的，所述放置盒的底部到下盒体底部的距离小于盒体高度的三分之一；
所述放置盒的底部设有支撑柱，所述支撑柱的顶部设有安装板，所述通讯装置安装在安装板上。
进一步的，所述下盒体的底部设有走线孔，通过走线孔穿入零浮力电缆，所述走线孔处设有防水密封圈；
所述放置盒的底部也设有走线孔，零浮力电缆通过走线孔穿入至放置盒内；
放置盒的走线孔处也设有防水密封圈。
进一步的，所述固定架包括固定环和支撑杆，所述支撑杆为四根，呈十字焊接固定在固定环的外侧；
所述固定环的内径大于下盒体的外径，且小于环形连接边一的外径，所述固定环设置在下盒体的外侧；
每个所述支撑杆上都设有固定孔，通过固定孔固定漂浮圈。
进一步的，所述环形板的边缘位置向下弯折形成限位部，所述限位部为圆柱型管状结构，所述限位部的底部设有四个弧形凹槽，所述弧形凹槽内用于放置支撑杆；
所述环形边上设有螺纹孔，所述支撑杆上也设有对应的螺栓孔，所述支撑杆通过螺栓与环形边固定。
进一步的，每个所述支撑杆上都设有四个固定孔，每个固定孔都竖向贯穿支撑杆，每个支撑杆上的固定孔离固定环圆心的距离都不相同，通过不同的固定孔固定不同直径的漂浮圈；
所述固定孔中对应设有环形卡箍，所述环形卡箍包括上下两个弧形板，用于固定漂浮圈，两个弧形板之间通过螺栓固定，环形卡箍的底部焊接连接柱，连接柱的长度大于支撑杆的直径，所述连接柱的底部通过固定孔贯穿至支撑杆下方，连接柱的底部设有螺纹部，环形卡箍通过螺母固定在支撑杆上。
相对于现有技术，本发明所述的自主水下机器人的跟踪系统具有以下优势：
(1)本发明所述的自主水下机器人的跟踪系统通过浮标实现了水下机器人与监测站的通讯，使水下机器人的通讯不受海水的影响，有效的扩大了通讯距离，并且数据传输完整、速度快，监测站可以及时的对水下机器人进行追踪、控制。
(2)本发明所述的自主水下机器人的跟踪系统对浮标结构进行了严格的设计，采用了多重防水结构，在不影响通讯装置性能的情况下，保证了浮标内部的密封性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的浮标整体结构图；
图2为本发明实施例所述的浮标剖面图；
图3为本发明实施例所述的固定架结构图。
附图标记说明：
1、上盒体；11、天线；12、环形边；13、限位部；14、密封垫二；2、下盒体；21、环形支撑边一；22、密封垫一；3、放置盒；4、固定架；41、固定环；42、支撑杆；43、固定孔；44、环形卡箍；5、安装板；6、防水密封圈。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种自主水下机器人的跟踪系统，包括浮标和水下机器人，所述浮标通过零浮力电缆与机器人连接，所述浮标内设有通讯装置，水下机器人的主机通过零浮力电缆内的通讯线路连接浮标内的通讯装置，水下机器人通过通讯装置连接监测站；
所述浮标包括通讯舱、漂浮圈，所述通讯舱通过固定架4安装在漂浮圈内侧；
所述通讯舱为椭圆形盒体，椭圆形盒体包括上盒体1和下盒体2，所述上盒体1的直径大于下盒体2的直径，下盒体2的底部向外延伸形成环形边12，所述下盒体2的顶部外侧设有外螺纹，外螺纹的下方设有环形连接边一，环形连接边一的外径大于上盒体1底部的内径，上盒体1底部内侧设有与外螺纹相对应的内螺纹，所述下盒体2与上盒体1螺纹连接；
所述环形连接边一与环形边12之间设有密封垫一22。
如图1，图2所示，零浮力电缆既起到绳索的作用，防止水下机器人出现故障掉落水底，内部采用双绞信号线，还起到实现通讯的作用，将机器人采集的数据信息发送至水面上浮标内部的通讯装置内，然后通讯装置通过无线信号传输至监测站，通讯装置可以为WiFi、GPRS、TD-LET等五连通讯装置，监测站可以为水面船只监测站，也可以是地面监测站。
所述上盒体1顶部的厚度大于底部厚度，上盒体1内部的顶部和底部之间设有环形支撑面，所述上盒体1内部下方设有内螺纹，所述内螺纹设置在环形支撑面的上方，上盒体1通过内螺纹连接放置盒3，所述通讯装置安装在放置盒3内；
所述放置盒3为顶部开口的圆柱体结构，放置盒3的顶部外侧设有与内螺纹对应的外螺纹，外螺纹的下方设有环形连接边二，所述环形连接边二与环形支撑面之间设有密封垫二14。
所述上盒体1的顶部设有天线孔，通讯装置的天线11通过天线孔伸出至盒体外侧。
所述放置盒3的底部到下盒体2底部的距离小于盒体高度的三分之一；
所述放置盒3的底部设有支撑柱，所述支撑柱的顶部设有安装板5，所述通讯装置安装在安装板5上，这样可以使盒体的重心落在下盒体2内，可以增加浮标在风力较大时的稳定性，防止翻转。
所述下盒体2的底部设有走线孔，通过走线孔穿入零浮力电缆，所述走线孔处设有防水密封圈6；
所述放置盒3的底部也设有走线孔，零浮力电缆通过走线孔穿入至放置盒3内；
放置盒3的走线孔处也设有防水密封圈6。通过防水密封圈6可以增加了零浮力电缆走线时的密封性。
如图1至图3所示，所述固定架4包括固定环41和支撑杆42，所述支撑杆42为四根，呈十字焊接固定在固定环41的外侧；
所述固定环41的内径大于下盒体2的外径，且小于环形连接边一的外径，所述固定环41设置在下盒体2的外侧；
每个所述支撑杆42上都设有固定孔43，通过固定孔43固定漂浮圈。
所述环形板的边缘位置向下弯折形成限位部13，所述限位部13为圆柱型管状结构，所述限位部13的底部设有四个弧形凹槽，所述弧形凹槽内用于放置支撑杆42；
所述环形边12上设有螺纹孔，所述支撑杆42上也设有对应的螺栓孔，所述支撑杆42通过螺栓与环形边12固定。通过弧形凹槽实现了对支撑杆42的限位，有效的增加了浮标的稳定性。
每个所述支撑杆42上都设有四个固定孔43，每个固定孔43都竖向贯穿支撑杆42，每个支撑杆42上的固定孔43离固定环41圆心的距离都不相同，通过不同的固定孔43固定不同直径的漂浮圈，四个支撑杆42上的固定孔43组成了四个直径不同的圆，通过固定孔43可以灵活改变固定环41的位置，根据不同大小的水下机器人，可以灵活选择不同大小的漂浮圈。
所述固定孔43中对应设有环形卡箍44，所述环形卡箍44包括上下两个弧形板，用于固定漂浮圈，两个弧形板之间通过螺栓固定，环形卡箍44的底部焊接连接柱，连接柱的长度大于支撑杆42的直径，所述连接柱的底部通过固定孔43贯穿至支撑杆42下方，连接柱的底部设有螺纹部，环形卡箍44通过螺母固定在支撑杆42上。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自主水下机器人的跟踪系统，其特征在于：包括浮标和水下机器人，所述浮标通过零浮力电缆与机器人连接，所述浮标内设有通讯装置，水下机器人的主机通过零浮力电缆内的通讯线路连接浮标内的通讯装置，水下机器人通过通讯装置连接监测站；
所述浮标包括通讯舱、漂浮圈，所述通讯舱通过固定架(4)安装在漂浮圈内侧；
所述通讯舱为椭圆形盒体，椭圆形盒体包括上盒体(1)和下盒体(2)，所述上盒体(1)的直径大于下盒体(2)的直径，上盒体(1)的底部向外延伸形成环形边(12)，所述下盒体(2)的顶部外侧设有外螺纹一，外螺纹一的下方设有环形连接边一，环形连接边一的外径大于上盒体(1)底部的内径，上盒体(1)底部内侧设有与外螺纹一相对应的内螺纹一，所述下盒体(2)与上盒体(1)螺纹连接；
所述环形连接边一与环形边(12)之间设有密封垫一(22)；
所述固定架(4)包括固定环(41)和支撑杆(42)，所述支撑杆(42)为四根，呈十字焊接固定在固定环(41)的外侧；
所述固定环(41)的内径大于下盒体(2)的外径，且小于环形连接边一的外径，所述固定环(41)设置在下盒体(2)的外侧；
每个所述支撑杆(42)上都设有固定孔(43)，通过固定孔(43)固定漂浮圈；
所述环形边(12)的边缘位置向下弯折形成限位部(13)，所述限位部(13)为圆柱型管状结构，所述限位部(13)的底部设有四个弧形凹槽，所述弧形凹槽内用于放置支撑杆(42)；
所述环形边(12)上设有螺纹孔，所述支撑杆(42)上也设有对应的螺栓孔，所述支撑杆(42)通过螺栓与环形边(12)固定；
每个所述支撑杆(42)上都设有四个固定孔(43)，每个固定孔(43)都竖向贯穿支撑杆(42)，每个支撑杆(42)上的固定孔(43)离固定环(41)圆心的距离都不相同，通过不同的固定孔(43)固定不同直径的漂浮圈；
所述固定孔(43)中对应设有环形卡箍(44)，所述环形卡箍(44)包括上下两个弧形板，用于固定漂浮圈，两个弧形板之间通过螺栓固定，环形卡箍(44)的底部焊接连接柱，连接柱的长度大于支撑杆(42)的直径，所述连接柱的底部通过固定孔(43)贯穿至支撑杆(42)下方，连接柱的底部设有螺纹部，环形卡箍(44)通过螺母固定在支撑杆(42)上。
2.根据权利要求1所述的自主水下机器人的跟踪系统，其特征在于：所述上盒体(1)顶部的厚度大于底部厚度，上盒体(1)内部的顶部和底部之间设有环形支撑面，所述上盒体(1)内部位于环形支撑面上方的位置设置内螺纹二，上盒体(1)通过内螺纹二连接放置盒(3)，所述通讯装置安装在放置盒(3)内；
所述放置盒(3)为顶部开口的圆柱体结构，放置盒(3)的顶部外侧设有与内螺纹二对应的外螺纹二，外螺纹二的下方设有环形连接边二，所述环形连接边二与环形支撑面之间设有密封垫二(14)。
3.根据权利要求1或2所述的自主水下机器人的跟踪系统，其特征在于：所述上盒体(1)的顶部设有天线孔，通讯装置的天线(11)通过天线孔伸出至椭圆形盒体外侧。
4.根据权利要求2所述的自主水下机器人的跟踪系统，其特征在于：所述放置盒(3)的底部到下盒体(2)底部的距离小于椭圆形盒体高度的三分之一；
所述放置盒(3)的底部设有支撑柱，所述支撑柱的顶部设有安装板(5)，所述通讯装置安装在安装板(5)上。
5.根据权利要求2所述的自主水下机器人的跟踪系统，其特征在于：所述下盒体(2)的底部设有走线孔，通过走线孔穿入零浮力电缆，所述走线孔处设有防水密封圈；
所述放置盒(3)的底部也设有走线孔，零浮力电缆通过走线孔穿入至放置盒(3)内；
放置盒(3)的走线孔处也设有防水密封圈。
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