CN110347169A - 水下机器人及其高速运动下自主避障与规划的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机器人及其高速运动下自主避障与规划的控制系统，包括控制器，控制器上依次连接设有动力输出模块、声呐传感器、第一无线发射接收模块、模式转换模块和深度控制模块，其中，声呐传感器通过移相器与控制器相连接，第一无线发射接收模块与手持控制机构相连接，深度控制模块与深度传感器，模式转换模块的两侧分别与导航规划模块、转向计算模块和遥控导航模块，导航规划模块上连接设有速度计算模块，转向计算模块上连接设有减速分析模块。有益效果为：能够提前进行转向，减少碰撞的几率，能够通过持续的进行转向，从而能够在很少降低速度的基础上，规避障碍物，继而减少能源的消耗，增加行进的效率。

Description

水下机器人及其高速运动下自主避障与规划的控制系统

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，具体来说，涉及一种水下机器人及其高速运动下自主避障与规划的控制系统。

背景技术

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。无人遥控潜水器主要有:有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。

水下机器人具有摄像、采样、勘探等功能，但是水下机器人在高速行驶下， 需要降低速度才能够进行变换方向，不仅浪费宝贵的能源，并且行进的效率降低。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种水下机器人及其高速运动下自主避障与规划的控制系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种水下机器人高速运动下自主避障与规划的控制系统，包括控制器，所述控制器上依次连接设有动力输出模块、声呐传感器、第一无线发射接收模块、模式转换模块和深度控制模块，其中，所述声呐传感器通过移相器与所述控制器相连接，所述第一无线发射接收模块与手持控制机构相连接，所述深度控制模块与深度传感器，所述模式转换模块的两侧分别与导航规划模块、转向计算模块和遥控导航模块，所述导航规划模块上连接设有速度计算模块，所述转向计算模块上连接设有减速分析模块，所述遥控导航模块上连接设有速度分析模块和碰撞分析模块。

在进一步的实施例中，所述手持控制机构包括显示器模块、第二无线发射接收模块和指令输入模块，所述第二无线发射接收模块与所述第一无线发射接收模块无线连接。能够通过手持模块进行显示水下的情况以及操作机器人本体。

在进一步的实施例中，所述指令输入模块包括速度输入板、方向输入板、路线输入板和深度输入板，其中，所述所述路线输入板上连接设有工作区减速停滞输入板。能够进行一些指令的操作。

根据本发明的另一方面，提供了一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人，包括机器人本体，所述机器人本体内设有第一电机，所述第一电机的输出端固定设有第一伞齿，所述第一伞齿的一侧啮合设有第二伞齿，所述第二伞齿的中部固定设有传动杆，所述传动杆远离所述第二伞齿的两端贯穿所述机器人本体，并且延伸至所述机器人本体的外部，所述传动杆远离机器人本体的一端固定设有安装板，所述安装板上通过螺栓固定设有转轴，所述转轴外固定设有螺旋桨机构，所述传动杆外套设有密封筒，所述密封筒固定在所述机器人本体的外壁，所述密封筒内壁通过旋转密封圈与所述传动杆相连接。能够进行机器人本体的移动。

在进一步的实施例中，所述机器人本体内固定设有水泵，所述水泵的输入端设有第一水管，所述第一水管上设有防堵塞过滤机构，所述水泵的输出端设有第二水管，所述第二水管通过三通电磁阀分别设有上浮水管和下沉水管，所述防堵塞过滤机构包括固定在所述第一水管上的过滤网，所述过滤网的中部贯穿设有清扫杆，所述清扫杆位于所述过滤网表面的一端固定设有清扫板，所述清扫杆位于所述过滤网内部的一端固定设有第一轴承，所述第一轴承固定在第三固定杆上，所述第三固定杆固定在所述第一水管的内壁，所述第一轴承与所述过滤网之间位于所述第三固定杆上均匀固定设有螺旋片。能够进行机器人本体的上下调整方向。

在进一步的实施例中，所述螺旋桨机构包括数量为两个的套筒，所述套筒固定在所述转轴上，所述转轴固定在所述套筒偏离中心的部分，所述套筒内固定设有数量为两个的第一固定杆，所述第一固定杆的中部通过第二轴承连接有旋转杆，所述旋转杆的两端固定设有螺旋桨，所述旋转杆的中部固定设有第一传动齿，所述机器人本体内开设有隔离腔，所述隔离腔内固定设有第二电机，所述第二电机的输出端固定设有第一变速器，所述第一变速器的输出端固定设有第一输出杆，所述第一输出杆上固定设有第二传动齿，所述第二传动齿的一侧固定设有第二输出杆，所述第二输出杆的一端固定设有第二变速器，所述第二变速器的输出端固定设有第三输出杆，所述第三输出杆上固定设有第四传动齿，所述第二传动齿和所述第四传动齿分别与两个第一传动齿之间通过传动同步带相连接，所述传动同步带贯穿所述隔腔和所述套筒，所述密封筒的外壁设有同步带涨紧机构。能够使得两侧的螺旋桨产生不同的转速，从而进行转向。

在进一步的实施例中，所述第一传动齿的一侧设有限位壳，所述限位壳内开设有限位槽，所述限位壳固定在所述第一固定杆的内壁上，所述限位槽的半径大于所述第一传动齿的半径，且，所述限位槽的剖面为半圆形。保证传动同步带不会轻易的滑落第一传动齿。

在进一步的实施例中，所述同步带涨紧机构包括第二固定杆，所述第二固定杆固定在所述密封筒的外壁，所述第二固定杆上固定设有万象轴承座，所述万象轴承座内设有球形万向轴，所述球形万向轴上固定设有连接杆，所述连接杆上固定设有第三传动齿。使得同步带始终能够具有一定的间距，不会轻易的摩擦。

在进一步的实施例中，所述第一传动齿、第二传动齿、第三传动齿和第四传动齿均包括套环，所述套环外壁中部开设有梯形槽，所述梯形槽的底部开设有第一同步齿，所述传动同步带包括梯形带，所述梯形带的底部固定开设有第二同步齿，所述第一同步齿与所述第二同步齿相啮合，所述梯形带与所述梯形槽相匹配。能够保证传动同步带不会轻易的滑落第一传动齿、第二传动齿、第三传动齿和第四传动齿。

根据本发明的另一方面，提供了一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人的使用方法，包括以下步骤：

将该水下机器人启动，并将水下机器人本体放置到水中；

通过声呐传感器进行扫描周围的地形，并且实时将地形图发送给显示屏上；

相关人员根据需求通过地形图进行选择大于一个的目的地，；

通过导航规划模块规划出合适的深度和合适的路线，并通过速度计算模块计算走完全部的目的地所需时间；

通过确认后，通过动力输出模块进行移动机器人本体；

在经过障碍物前的时候，通过转向计算模块，计算出转向点和转向；

通过控制器控制第一变速器和第二变速器，令第二传动齿和第四传动齿的转速发生变化，进而令机器人本体两侧的螺旋桨的转速发生变化，从而达到第一次变向的效果；

当机器人本体到达转向点的时候，控制器控制螺旋桨的转速发生变化，令机器人本体反向变向，达到第二次变向；

当绕过障碍物的时候，根据上述扫描的地形图，进行第三次变向，令机器人本体进入到没有障碍物的预设路线内；

当预计即将到达目的地的时候，通过速度计算模块，控制器控制电机停止旋转，后反向旋转，令机器人本体的速度降低到一定，然后控制器控制电机停止旋转，然后正向旋转，从而进行缓慢的匀速旋转；

此时模式转换模块，提醒相关人员进行手动操作，若相关人员需要偏离预设的路线进行工作，导航规划模块记录偏移的路线，同时显示在显示屏上；

在进行手动操作的时候，相关人员需要加速或者转弯的时候，碰撞分析模块，进行分析，判断其是否能够进行加速或者转弯，当不能够进行加速或者转弯的时候，此时，通过速度分析控制主动进行控制速度，通过转向计算模块判断不能够进行转弯的时候，通过电机通过变速器带动两个螺旋桨进行规避障碍物；

当工作完毕后，相关人员可通过选择，令机器人本体按照上述记录的偏移的路线回归路线，继续赶往下一个目的地，如此反复直至到达最后一个目的地。

本发明的有益效果为：能够提前通过地形计算出变向点，从而，能够提前进行转向，减少碰撞的几率，并且，能够通过持续的进行转向，从而能够在很少降低速度的基础上，规避障碍物，继而减少能源的消耗，增加行进的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种水下机器人高速运动下自主避障与规划的控制系统的系统结构框图；

图2是根据本发明实施例的一种水下机器人高速运动下自主避障与规划的控制系统中指令输入模块的结构框图；

图3是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人的俯视图；

图4是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人的侧视图；

图5是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人的后视图；

图6是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中传动杆的剖视图；

图7是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中套筒的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中第一传动齿、第二传动齿、第三传动齿、第四传动齿的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中限位壳的侧视图；

图10是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中第一水管和第二水管与水泵的连接结构示意图；

图11是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中防堵塞过滤机构的结构示意图；

图12是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中第二电机的俯视图；

图13是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中同步带涨紧机构的结构示意图；

图14是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中传动同步带的结构示意图；

图15是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人中同步带涨紧机构的俯视图；

图16是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人的使用方法流程图之一；

图17是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人的使用方法流程图之二；

图18是根据本发明实施例的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人的使用方法流程图之三。

附图标记；

控制器1、动力输出模块2、声呐传感器3、第一无线发射接收模块4、模式转换模块5、深度控制模块6、移相器7、手持控制机构8、深度传感器9、导航规划模块10、转向计算模块11、遥控导航模块12、速度计算模块13、减速分析模块14、速度分析模块15、碰撞分析模块16、显示器模块17、第二无线发射接收模块18、指令输入模块19、速度输入板20、方向输入板21、路线输入板22、深度输入板23、工作区减速停滞输入板24、机器人本体25、第一电机26、第一伞齿27、第二伞齿28、传动杆29、安装板30、转轴31、螺旋桨机构32、密封筒33、旋转密封圈34、水泵35、第一水管36、防堵塞过滤机构37、第二水管38、三通电磁阀39、上浮水管40、下沉水管41、过滤网42、清扫杆43、清扫板44、第一轴承45、第三固定杆46、螺旋片47、套筒48、第一固定杆49、第二轴承50、旋转杆51、螺旋桨52、第一传动齿53、第二电机54、第一变速器55、第一输出杆56、第二传动齿57、第二输出杆58、第二变速器59、第三输出杆60、第四传动齿61、传动同步带62、同步带涨紧机构63、限位壳64、第二固定杆65、万象轴承座66、球形万向轴67、连接杆68、第三传动齿69、套环70、梯形槽71、第一同步齿72、梯形带73、第二同步齿74。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

如图1-2根据本发明的实施例，提供了一种水下机器人高速运动下自主避障与规划的控制系统，包括控制器1，所述控制器1上依次连接设有动力输出模块2、声呐传感器3、第一无线发射接收模块4、模式转换模块5和深度控制模块6，其中，所述声呐传感器3通过移相器7与所述控制器1相连接，所述第一无线发射接收模块4与手持控制机构8相连接，所述深度控制模块6与深度传感器9，所述模式转换模块5的两侧分别与导航规划模块10、转向计算模块11和遥控导航模块12，所述导航规划模块10上连接设有速度计算模块13，所述转向计算模块11上连接设有减速分析模块14，所述遥控导航模块12上连接设有速度分析模块15和碰撞分析模块16。控制器1能够控制各个零部件的工作，动力输出模块2提供机器人本体的动力输出；声呐传感器3能够声呐传感器3是直接探测和识别水中的物体和水底的轮廓；第一无线发射接收模块4，手持控制机构8能够通过第一无线发射接收模块4与控制器1进行连接，模式转换模块5可替换成手动操作模式和自动操作模式，深度控制模块6能够选择合适的深度，不影响周围的生态环境，同时障碍物相比较来说较少的水层，作为主要移动水层，移相器7能够对声波的相位进行调整的一种装置；手持控制机构8能够进行输入控制控制信号，同时能够得到水下的信息，从而获得相应的工作需要信息；深度传感器9能够获得机器人本体25所在的深度；导航规划模块10能够根据声呐传感器3随时获得最佳的行进路线；转向计算模块11通过规划的路线，获取其中能够需要转向的点，机器人本体到达该位置后进行转向；遥控导航模块12，能够通过手持控制机构8配合遥控导航模块12进行操作机器人本体的方向和速度；速度计算模块13能够通过当前的速度，然后在根据上述转向点时候的转向，进行计算出两个螺旋桨52的旋转速度，从而获取其转向的方向；减速分析模块14能够在一些特殊环境下，例如连续障碍物等，其根据计算出最少的减少的速度，从而能够去最佳减少速度，减少能源的消耗；速度分析模块15根据手持控制机构8输出的信号，进行判断其发出的速度信号能够发生碰撞；碰撞分析模块16能够通过手持控制机构8发出的转向信号进行判断是否会发生碰撞。

另外，在一个实施例中，对于手持控制机构8来说，所述手持控制机构8包括显示器模块17、第二无线发射接收模块18和指令输入模块19，所述第二无线发射接收模块18与所述第一无线发射接收模块4无线连接。通过设置显示器模块17能够显示出水下的情况；第二无线发射接收模块18能够与第一无线发射接收模块4相连接，令手持控制机构8与控制器1相连接信号；指令输入模块19输入各种需要的信号。

另外，在一个实施例中，对于指令输入模块19来说，所述指令输入模块19包括速度输入板20、方向输入板21、路线输入板22和深度输入板23，其中，所述所述路线输入板22上连接设有工作区减速停滞输入板24。能够输入速度、方向、路线和深度信号。

如图3-15所示，根据本发明的实施例，还提供了一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人，包括机器人本体25，所述机器人本体25内设有第一电机26，所述第一电机26的输出端固定设有第一伞齿27，所述第一伞齿27的一侧啮合设有第二伞齿28，所述第二伞齿28的中部固定设有传动杆29，所述传动杆29远离所述第二伞齿28的两端贯穿所述机器人本体25，并且延伸至所述机器人本体25的外部，所述传动杆29远离机器人本体25的一端固定设有安装板30，所述安装板30上通过螺栓固定设有转轴31，所述转轴31外固定设有螺旋桨机构32，所述传动杆29外套设有密封筒33，所述密封筒33固定在所述机器人本体25的外壁，所述密封筒33内壁通过旋转密封圈34与所述传动杆29相连接。通过第一电机26能够带动第一伞齿27旋转，第一伞齿27能够带动第二伞齿28旋转，第二伞齿28能够将传动杆29带动旋转，从而能够控制转轴31旋转，使得螺旋桨机构32能够旋转一定的角度，从而能够控制其上升下降的速度，从而能够满足其高速的目的，减少其降低速度几率。

另外，在一个实施例中，对于机器人本体25来说，所述机器人本体25内固定设有水泵35，所述水泵35的输入端设有第一水管36，所述第一水管36上设有防堵塞过滤机构37，所述水泵35的输出端设有第二水管38，所述第二水管38通过三通电磁阀39分别设有上浮水管40和下沉水管41，所述防堵塞过滤机构37包括固定在所述第一水管36上的过滤网42，所述过滤网42的中部贯穿设有清扫杆43，所述清扫杆43位于所述过滤网42表面的一端固定设有清扫板44，所述清扫杆43位于所述过滤网42内部的一端固定设有第一轴承45，所述第一轴承45固定在第三固定杆46上，所述第三固定杆46固定在所述第一水管36的内壁，所述第一轴承45与所述过滤网42之间位于所述第三固定杆46上均匀固定设有螺旋片47。当需要上升的时候，通过三通电磁阀39能够使得当需要上升的时候，能够通过上浮水管40，使得水泵35能够通过上浮水管40将其进行调整方向，当需要下降的时候，能够通过下沉水管41，使得水泵35能够通过下沉水管41将其进行调整方向，并且，在进行吸水的时候，能够通过第一水管36吸水的过程中能够带动螺旋片47进行旋转，从而能够带动清扫杆43旋转，从而能够带动清扫板44旋转，令过滤网42被清扫，从而能够避免杂物堵塞过滤网42。

另外，在一个实施例中，对于螺旋桨机构32来说，所述螺旋桨机构32包括数量为两个的套筒48，所述套筒48固定在所述转轴31上，所述转轴31固定在所述套筒48偏离中心的部分，所述套筒48内固定设有数量为两个的第一固定杆49，所述第一固定杆49的中部通过第二轴承50连接有旋转杆51，所述旋转杆51的两端固定设有螺旋桨52，所述旋转杆51的中部固定设有第一传动齿53，所述机器人本体25内开设有隔离腔，所述隔离腔内固定设有第二电机54，所述第二电机54的输出端固定设有第一变速器55，所述第一变速器55的输出端固定设有第一输出杆56，所述第一输出杆56上固定设有第二传动齿57，所述第二传动齿57的一侧固定设有第二输出杆58，所述第二输出杆58的一端固定设有第二变速器59，所述第二变速器59的输出端固定设有第三输出杆60，所述第三输出杆60上固定设有第四传动齿61，所述第二传动齿57和所述第四传动齿61分别与两个第一传动齿53之间通过传动同步带62相连接，所述传动同步带62贯穿所述隔腔和所述套筒48，所述密封筒33的外壁设有同步带涨紧机构63。通过第二电机54能够通过第一变速器55和第二变速器59将第一传动齿53和第二传动齿57进行调整速度，使得密封筒33内的螺旋桨52产生不同的旋转速度，进而调整方向。

另外，在一个实施例中，对于第一传动齿53来说，所述第一传动齿53的一侧设有限位壳64，所述限位壳64内开设有限位槽，所述限位壳64固定在所述第一固定杆49的内壁上，所述限位槽的半径大于所述第一传动齿53的半径，且，所述限位槽的剖面为半圆形。通过设置限位壳64能够减少传动同步带脱离第一传动齿53的几率。

另外，在一个实施例中，对于同步带涨紧机构63来说，所述同步带涨紧机构63包括第二固定杆65，所述第二固定杆65固定在所述密封筒33的外壁，所述第二固定杆65上固定设有万象轴承座66，所述万象轴承座66内设有球形万向轴67，所述球形万向轴67上固定设有连接杆68，所述连接杆68上固定设有第三传动齿69。通过设置同步带涨紧机构63能够使得传动同步带62之间的距离进行间隔，从而能够使得当转轴31旋转的时候，传动同步带62不会轻易的在扭转的时候相互碰到，产生摩擦，增加传动同步带62的稳定性。

另外，在一个实施例中，对于第一传动齿53、第二传动齿57、第三传动齿69和第四传动齿61来说，所述第一传动齿53、第二传动齿57、第三传动齿69和第四传动齿61均包括套环70，所述套环70外壁中部开设有梯形槽71，所述梯形槽71的底部开设有第一同步齿72，所述传动同步带62包括梯形带73，所述梯形带73的底部固定开设有第二同步齿74，所述第一同步齿72与所述第二同步齿74相啮合，所述梯形带73与所述梯形槽71相匹配。减少了传动同步带62与第一传动齿53、第二传动齿57、第三传动齿69和第四传动齿61脱离的几率。

如图16-18所示，根据本发明的实施例，还提供了一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人的使用方法。

包括以下步骤：

步骤S101，将该水下机器人启动，并将水下机器人本体放置到水中；

步骤S103，通过声呐传感器进行扫描周围的地形，并且实时将地形图发送给显示屏上；

步骤S105，相关人员根据需求通过地形图进行选择大于一个的目的地；

步骤S107，通过导航规划模块规划出合适的深度和合适的路线，并通过速度计算模块计算走完全部的目的地所需时间；

步骤S109，通过确认后，通过动力输出模块进行移动机器人本体；

步骤S111，在经过障碍物前的时候，通过转向计算模块，计算出转向点和转向；

步骤S113，通过控制器控制第一变速器和第二变速器，令第二传动齿和第四传动齿的转速发生变化，进而令机器人本体两侧的螺旋桨的转速发生变化，从而达到第一次变向的效果；

步骤S115，当机器人本体到达转向点的时候，控制器控制螺旋桨的转速发生变化，令机器人本体反向变向，达到第二次变向；

步骤S117，当绕过障碍物的时候，根据上述扫描的地形图，进行第三次变向，令机器人本体进入到没有障碍物的预设路线内；

步骤S119，当预计即将到达目的地的时候，通过速度计算模块，控制器控制电机停止旋转，后反向旋转，令机器人本体的速度降低到一定，然后控制器控制电机停止旋转，然后正向旋转，从而进行缓慢的匀速旋转；

步骤S121，此时模式转换模块，提醒相关人员进行手动操作，若相关人员需要偏离预设的路线进行工作，导航规划模块记录偏移的路线，同时显示在显示屏上；

步骤S123，在进行手动操作的时候，相关人员需要加速或者转弯的时候，碰撞分析模块，进行分析，判断其是否能够进行加速或者转弯，当不能够进行加速或者转弯的时候，此时，通过速度分析控制主动进行控制速度，通过转向计算模块判断不能够进行转弯的时候，通过电机通过变速器带动两个螺旋桨进行规避障碍物；

步骤S125，当工作完毕后，相关人员可通过选择，令机器人本体按照上述记录的偏移的路线回归路线，继续赶往下一个目的地，如此反复直至到达最后一个目的地。

另外在具体应用的时候，在机器人本体上装有摄像头，所述摄像头与显示器模块相连接。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，能够提前通过地形计算出变向点，从而，能够提前进行转向，减少碰撞的几率，并且，能够通过持续的进行转向，从而能够在很少降低速度的基础上，规避障碍物，继而减少能源的消耗，增加行进的效率。

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 (10)

1.一种水下机器人高速运动下自主避障与规划的控制系统，其特征在于，包括控制器（1），所述控制器（1）上依次连接设有动力输出模块（2）、声呐传感器（3）、第一无线发射接收模块（4）、模式转换模块（5）和深度控制模块（6），其中，所述声呐传感器（3）通过移相器（7）与所述控制器（1）相连接，所述第一无线发射接收模块（4）与手持控制机构（8）相连接，所述深度控制模块（6）与深度传感器（9），所述模式转换模块（5）的两侧分别与导航规划模块（10）、转向计算模块（11）和遥控导航模块（12），所述导航规划模块（10）上连接设有速度计算模块（13），所述转向计算模块（11）上连接设有减速分析模块（14），所述遥控导航模块（12）上连接设有速度分析模块（15）和碰撞分析模块（16）。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人高速运动下自主避障与规划的控制系统，其特征在于，所述手持控制机构（8）包括显示器模块（17）、第二无线发射接收模块（18）和指令输入模块（19），所述第二无线发射接收模块（18）与所述第一无线发射接收模块（4）无线连接。

3.根据权利要求2所述的一种水下机器人高速运动下自主避障与规划的控制系统，其特征在于，所述指令输入模块（19）包括速度输入板（20）、方向输入板（21）、路线输入板（22）和深度输入板（23），其中，所述所述路线输入板（22）上连接设有工作区减速停滞输入板（24）。

4.一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人，其特征在于，用于权利要求3所述的水下机器人高速运动下自主避障与规划的控制系统的使用，包括机器人本体（25），所述机器人本体（25）内设有第一电机（26），所述第一电机（26）的输出端固定设有第一伞齿（27），所述第一伞齿（27）的一侧啮合设有第二伞齿（28），所述第二伞齿（28）的中部固定设有传动杆（29），所述传动杆（29）远离所述第二伞齿（28）的两端贯穿所述机器人本体（25），并且延伸至所述机器人本体（25）的外部，所述传动杆（29）远离机器人本体（25）的一端固定设有安装板（30），所述安装板（30）上通过螺栓固定设有转轴（31），所述转轴（31）外固定设有螺旋桨机构（32），所述传动杆（29）外套设有密封筒（33），所述密封筒（33）固定在所述机器人本体（25）的外壁，所述密封筒（33）内壁通过旋转密封圈（34）与所述传动杆（29）相连接。

5.根据权利要求4所述的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人，其特征在于，所述机器人本体（25）内固定设有水泵（35），所述水泵（35）的输入端设有第一水管（36），所述第一水管（36）上设有防堵塞过滤机构（37），所述水泵（35）的输出端设有第二水管（38），所述第二水管（38）通过三通电磁阀（39）分别设有上浮水管（40）和下沉水管（41），所述防堵塞过滤机构（37）包括固定在所述第一水管（36）上的过滤网（42），所述过滤网（42）的中部贯穿设有清扫杆（43），所述清扫杆（43）位于所述过滤网（42）表面的一端固定设有清扫板（44），所述清扫杆（43）位于所述过滤网（42）内部的一端固定设有第一轴承（45），所述第一轴承（45）固定在第三固定杆（46）上，所述第三固定杆（46）固定在所述第一水管（36）的内壁，所述第一轴承（45）与所述过滤网（42）之间位于所述第三固定杆（46）上均匀固定设有螺旋片（47）。

6.根据权利要求5所述的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人，其特征在于，所述螺旋桨机构（32）包括数量为两个的套筒（48），所述套筒（48）固定在所述转轴（31）上，所述转轴（31）固定在所述套筒（48）偏离中心的部分，所述套筒（48）内固定设有数量为两个的第一固定杆（49），所述第一固定杆（49）的中部通过第二轴承（50）连接有旋转杆（51），所述旋转杆（51）的两端固定设有螺旋桨（52），所述旋转杆（51）的中部固定设有第一传动齿（53），所述机器人本体（25）内开设有隔离腔，所述隔离腔内固定设有第二电机（54），所述第二电机（54）的输出端固定设有第一变速器（55），所述第一变速器（55）的输出端固定设有第一输出杆（56），所述第一输出杆（56）上固定设有第二传动齿（57），所述第二传动齿（57）的一侧固定设有第二输出杆（58），所述第二输出杆（58）的一端固定设有第二变速器（59），所述第二变速器（59）的输出端固定设有第三输出杆（60），所述第三输出杆（60）上固定设有第四传动齿（61），所述第二传动齿（57）和所述第四传动齿（61）分别与两个第一传动齿（53）之间通过传动同步带（62）相连接，所述传动同步带（62）贯穿所述隔腔和所述套筒（48），所述密封筒（33）的外壁设有同步带涨紧机构（63）。

7.根据权利要求6所述的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人，其特征在于，所述第一传动齿（53）的一侧设有限位壳（64），所述限位壳（64）内开设有限位槽，所述限位壳（64）固定在所述第一固定杆（49）的内壁上，所述限位槽的半径大于所述第一传动齿（53）的半径，且，所述限位槽的剖面为半圆形。

8.根据权利要求7所述的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人，其特征在于，所述同步带涨紧机构（63）包括第二固定杆（65），所述第二固定杆（65）固定在所述密封筒（33）的外壁，所述第二固定杆（65）上固定设有万象轴承座（66），所述万象轴承座（66）内设有球形万向轴（67），所述球形万向轴（67）上固定设有连接杆（68），所述连接杆（68）上固定设有第三传动齿（69）。

9.根据权利要求8所述的一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人，其特征在于，所述第一传动齿（53）、第二传动齿（57）、第三传动齿（69）和第四传动齿（61）均包括套环（70），所述套环（70）外壁中部开设有梯形槽（71），所述梯形槽（71）的底部开设有第一同步齿（72），所述传动同步带（62）包括梯形带（73），所述梯形带（73）的底部固定开设有第二同步齿（74），所述第一同步齿（72）与所述第二同步齿（74）相啮合，所述梯形带（73）与所述梯形槽（71）相匹配。

10.一种高速运动下自主避障与规划的水下机器人的使用方法，其特征在于，用于权利要求9所述的速运动下自主避障与规划的水下机器人的使用，包括以下步骤：

将该水下机器人启动，并将水下机器人本体放置到水中；

通过声呐传感器进行扫描周围的地形，并且实时将地形图发送给显示屏上；

相关人员根据需求通过地形图进行选择大于一个的目的地；

通过导航规划模块规划出合适的深度和合适的路线，并通过速度计算模块计算走完全部的目的地所需时间；

通过确认后，通过动力输出模块进行移动机器人本体；

在经过障碍物前的时候，通过转向计算模块，计算出转向点和转向；

通过控制器控制第一变速器和第二变速器，令第二传动齿和第四传动齿的转速发生变化，进而令机器人本体两侧的螺旋桨的转速发生变化，从而达到第一次变向的效果；

当机器人本体到达转向点的时候，控制器控制螺旋桨的转速发生变化，令机器人本体反向变向，达到第二次变向；

当绕过障碍物的时候，根据上述扫描的地形图，进行第三次变向，令机器人本体进入到没有障碍物的预设路线内；

当预计即将到达目的地的时候，通过速度计算模块，控制器控制电机停止旋转，后反向旋转，令机器人本体的速度降低到一定，然后控制器控制电机停止旋转，然后正向旋转，从而进行缓慢的匀速旋转；

此时模式转换模块，提醒相关人员进行手动操作，若相关人员需要偏离预设的路线进行工作，导航规划模块记录偏移的路线，同时显示在显示屏上；

在进行手动操作的时候，相关人员需要加速或者转弯的时候，碰撞分析模块，进行分析，判断其是否能够进行加速或者转弯，当不能够进行加速或者转弯的时候，此时，通过速度分析控制主动进行控制速度，通过转向计算模块判断不能够进行转弯的时候，通过电机通过变速器带动两个螺旋桨进行规避障碍物；

当工作完毕后，相关人员可通过选择，令机器人本体按照上述记录的偏移的路线回归路线，继续赶往下一个目的地，如此反复直至到达最后一个目的地。