CN110641659A - 一种自避风浪的海洋监测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自避风浪的海洋监测机器人，包括机器人本体包括防水外壳、推进电机、内部控制单元、电源和必要的警报传感器，包括信号缆收放装置和上浮气囊以及信号缆，上浮气囊中包含风浪检测和信号收发器、特定功能的传感器。上浮气囊与信号缆进行密闭式连接。本发明具有海洋信息监测，自动躲避风浪的优点，另外，可伸缩式信号缆结构能够在大风浪的恶劣环境下实时监测海面信息和接发外界信息，并可保证机器人主体在风浪结束后自动浮至海面继续工作，避免因大风浪造成机器人本体损坏，海洋监测机器人支持智能自主控制、远程操控和手动操控。

Description

一种自避风浪的海洋监测机器人

技术领域

本发明主要涉及本发明属于海洋监测装置领域，涉及一种自避风浪的海洋监测机器人。

背景技术

海洋监测机器人在海面巡逻、垃圾清理、搜救打捞等领域发挥着巨大的作用，是人们在海上活动的主要执行者和替代者。但海上作业环境多变，可能遇到各种各样突如其来的紧急状况，当海洋机器人在工作中遇到较大风浪时难以规避，容易导致机器人损坏和数据丢失，这对海洋工作的开发和研究无疑是一个巨大的损失。基于这种现状，研制一种能够自行检测和躲避风浪的海洋监测机器人就具有了十分重要的意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明才采用的技术方案为; 一种自避风浪的海洋监测机器人，包括机器人本体，其特征在于，机器人本体的中段两侧设有垂直推进器一和垂直推进器二，在机器人本体的头部并且贯穿于头部设有水平推进器，机器人本体中部设有信号缆的收纳仓，压力传感器位于收纳仓的内部，机器人本体后部中间靠上的对称两侧设有主推进器一和主推进器二。

进一步改进在于，还包括上浮气囊、连接上浮气囊下方的信号缆、连接信号缆和机器人本体的信号缆接口装置和信号缆收放装置，设置在上浮气囊中的风浪传感器模块和信号收发装置与设置在上浮气囊中的传感器。

进一步改进在于，信号缆接口装置包括直接相连的拉力传感器和接口信息处理单元，受接口信息处理单元控制，信号缆紧急脱落装置在拉力传感器旁边并且与接口信息处理单元相连也受其控制，可以实现紧急状况下的信号缆自脱离操作。

进一步改进在于，所述风浪传感器模块和信号收发装置能探测上浮气囊的实时角度变化，以此判断海面风浪的状况，上浮气囊通过信号缆、信号缆接口装置与信号缆收放装置相连，信号缆收放装置固定于机器人本体上，所述的机器人本体外部是防水外壳，其内部设有电源，电源报警传感器，以及驱动推进器的电机。

本发明所述的一种自避风浪的海洋监测机器人，有益效果在于，该海洋监测机器人可实时监测水面风浪并传输数据给数据处理芯片；可根据海面环境，自主做出上浮或下潜的决定；可自主收放信号缆，信号缆可在紧急状态下自动脱离。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2-4分别为机器人本体俯视图，主视图和侧视图；

图5为信号缆接口装置的结构图；

图6为机器人本体工作流程图；

图7为信号缆和机器人本体的信号缆接口装置自脱离工作流程图。

图中，1-上浮气囊，2-信号缆，3-信号缆接口装置，4-信号缆收放装置，5-信号收发装置，6-传感器，7-垂直推进器一，8-垂直推进器二，9-水平推进器，11-主推进器一，12-主推进器二，13-收纳仓，14-拉力传感器，15-接口信息处理单元，16-信号缆紧急脱落装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例，结合附图 1-5，该机器人主要有一下几个部分组成，动力装置包括主推进器一11和主推进器二12，垂直推进器一7和垂直推进器8和收纳仓13，该机器人其他部分与海洋机器人类似，信号缆收放装置4中卷有信号缆2，其固定端为信号缆接口装置3，连接控制器。信号缆2的顶端连接有信号收发装置5、传感器6；并且信号收发装置5、传感器6置于上浮气囊1中。为了防止躲避风浪的机器人本体偏移位置过大，本实施例中，信号收发装置5当上浮气囊1浮于水面后会对自身位置进行实时定位用以调整水下机器人本体位置，风浪检测装置为陀螺仪或其他类似测抖动装置，信号缆收放装置4中的信号缆长度大概在机器人本体遇到风浪后下潜深度的1.5倍左右，防止信号缆偏移过大无法浮至水面。

其收纳仓13允许进水，所以信号缆收放装置4采用用合适的材料和工艺将其进行防水处理。水深检测装置与信号缆小分支相连并贴于上浮气囊1，对上浮气囊1的深度进行实时监测，水深检测装置采用压力传感器，信号缆2中包含数据传输线以及低压电源线，上浮气囊1浮力要大于中包含数据传输线总重力但小于整个机器人本体重力，号缆收放装置4拉力要大于上浮气囊1的浮力，力传感器14和水深监测装置同时发生剧烈变化时，进行紧急状况下的信号缆自脱离操作。

结合附图6-7，运行过程详细阐述：

海洋监测机器人在海上执行监测任务时，监测设备和船体都漂浮在水面上进行正常的巡航。当天气突然变化，水面波浪太大，此时机器人无法完成正常的检测任务，需要停止检测躲避风浪防止本体受损，此时机器人本体会自主下潜躲避风浪，同时监测设备会记录当前GPS位置信息。当机器人下潜到一定深度的时候，机器人会主动停在某个指定深度不再下潜。因为海洋监测机器人在水下无法实现通信，机器人本体可能因为海洋暗流和风浪影响逐渐偏离原来的位置，而且需要在海面平静的时候上浮继续完成监测任务。为了解决上述的问题，该机器人每隔十分钟收纳仓中的电机会控制信号缆收放装置会缓慢释放信号缆，上浮气囊会上升至水面位置获取当前的位置信息和风浪大小信息，机器人根据得到的信息调整位置，并判断当前风浪大小是否支持继续检测任务。当风浪监测的传感器获取的风浪大小的信息高于所设定的预值时（该预值是为了保护上浮气囊和信号缆），为防止上浮气囊因在风浪中时间太久而造成该设备本身和信号缆的损坏，收纳仓中的电机控制信号缆收放装置会缓慢收回信号缆。当风浪监测的传感器获取的风浪大小的信息低于所设定的预值，但此时风浪大小仍不支持机器人上浮执行任务，此时船体不会收回信号缆和监测装置，系统进行实时监测。当监测到水面适合船体支持上浮至水面监测时，海洋监测机器人会收回信号缆并上浮至海面来完成任务。

以上为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自避风浪的海洋监测机器人，包括机器人本体，其特征在于，机器人本体的中段两侧设有垂直推进器一（7）和垂直推进器二（8），在机器人本体的头部并且贯穿于头部设有水平推进器（9），机器人本体中部设有信号缆的收纳仓（13），压力传感器位于收纳仓（13）的内部，机器人本体后部中间靠上的对称两侧设有主推进器一（11）和主推进器二（12）。

2.如权利要求1所述的一种自避风浪的海洋监测机器人，其特征在于，还包括上浮气囊（1）、连接上浮气囊（1）下方的信号缆（2）、连接信号缆（2）和机器人本体的信号缆接口装置（3）、和信号缆收放装置（4），设置在上浮气囊（1）中的风浪传感器模块和信号收发装置（5）与设置在上浮气囊（1）中的传感器（6）。

3.如权利要求2所述的一种自避风浪的海洋监测机器人，其特征在于，信号缆接口装置（3）包括直接相连的拉力传感器（14）和接口信息处理单元（15），并受接口信息处理单元（15）控制，信号缆紧急脱落装置（16）在拉力传感器（14）旁边并且与接口信息处理单元（15）相连也受其控制，可以实现紧急状况下的信号缆（2）自脱离操作。

4.如权利要求3所述的一种自避风浪的海洋监测机器人，其特征在于，所述风浪传感器模块和信号收发装置（5）能探测上浮气囊（1）的实时角度变化，以此判断海面风浪的状况，上浮气囊（1）通过信号缆（2）、信号缆接口装置（3）与信号缆收放装置（4）相连，信号缆收放装置（4）固定于机器人本体上，所述的机器人本体外部是防水外壳，其内部设有电源，电源报警传感器，以及驱动推进器的电机。

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