CN110789695A - 一种水下机器人快速避障系统及其方法 - Google Patents

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    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes

Abstract

本发明公开了一种水下机器人快速避障系统及其方法，包括安装板，所述安装板的上端四角固定安装有安装支架，所述安装板的内侧固定安装有电动机，所述安装板的另一侧转动安装有转轴，所述转轴与电动机输出轴固定连接，所述转轴的外侧固定安装有叶轮，所述安装板的外侧固定安装有声呐，所述声呐通过电缆线连接有芯片，所述安装板的外侧固定安装有支撑架，所述支撑架的外侧支架中部安装有防护条，可以将安装板安装在机器人的不同的方向，使得机器人的运动和调节更加灵活方便，可以多方面对机器人进行避障调节，具有更好的调节效果，在工作时，高压喷头和叶轮同时工，使得水下机器人运动更加迅速具有更快捷的避障功能。

Description

一种水下机器人快速避障系统及其方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体为一种水下机器人快速避障系统及其方法。
背景技术
由于海洋水下的地形比较复杂，所以在使用水下机器人对海洋进行探索时，会经常遇到礁石或者珊瑚等一些障碍物，这些障碍物严重影响了水下机器人的使用安全。
而现有的水下机器人虽然安装有声呐系统进行障碍物的规避，但是只能远距离的探测障碍物和调整机器人的航线，调整起来非常不方便，而且一般只能进行单方位的调节，调节不灵活，也就使得机器人在有礁石的水下的运动受限，无法保证行驶安全，或者在靠近礁石的水下时也调节不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水下机器人快速避障系统，以解决上述背景技术中提出的现有的水下机器人只能单方位调节，调节不灵活，也就使得机器人在有礁石的水下的运动受限，无法保证行驶安全，或者在靠近礁石的水下时也调节不方便的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水下机器人快速避障系统，包括安装板，所述安装板的上端四角固定安装有安装支架，所述安装板的内侧固定安装有电动机，所述安装板的另一侧转动安装有转轴，所述转轴与电动机输出轴固定连接，所述转轴的外侧固定安装有叶轮，所述安装板的外侧固定安装有声呐，所述声呐通过电缆线连接有芯片，所述安装板的外侧固定安装有支撑架，所述支撑架的外侧支架中部安装有防护条。
优选的，所述支撑架为长方体的框架结构，所述防护条呈“十”字交叉放置，所述防护条的交叉处固定安装有套筒，所述套筒与转轴之间转动连接，所述套筒的内腔侧壁通过安装条固定安装有高压喷头，所述高压喷头通过管道连接有高压水泵。
优选的，所述高压水泵安装在安装板的内侧底部，且所述高压水泵的出水口固定安装有弯管，所述弯管上开设有用于安装管道的出水口，所述管道与靠近弯管的一侧安装有电磁阀。
优选的，所述管道贯穿安装板和支撑架的侧壁，并贯穿套筒的侧壁与高压喷头连接。
优选的，所述安装支架为L型结构，且安装支架上开设有安装孔。
优选的，所述安装板安装在机器人除正前方之外的五个面上。
优选的，五个所述声呐分别与芯片的2.0引脚、2.1引脚、2.2引脚、2.3引脚和2.4引脚连接，同一个所述安装板上的电动机与电磁阀串联，且五个所述电动机分别与芯片的1.0引脚、1.1引脚、1.2引脚、1.3引脚和1.4引脚连接，所述芯片的VCC引脚接5V电压。
优选的，所述声呐为主动声呐。
一种水下机器人快速避障系统，其使用方法为：
S1. S1. 调整好安装板的方向，并将安装支架通过螺栓或者直接焊接在水下机器人的外壳上。
S2.将声呐、电动机和电磁阀通过电缆线与水下机器人的蓄电池或者供电系统连接，为声呐、电动机和电磁阀提供动力；
S3. 在水中，声呐会探测到障碍物的距离，并将探测到的距离传递给芯片，芯片会根据声呐10传递过来的数据，与设定好的安全距离进行对比，如果声呐10传递过来的数据距离小于设定的距离，芯片会启动高压水泵和电动机工作，电机会带动叶轮转动，叶轮的转动，会使得水下机器人往远离障碍物的方向运动，同时会打开相应的电磁阀，使得高压喷头喷水，同时高压喷头喷出的水的反作用力，会加速水下机器人的运动，使得水下机器人的避障功能更加迅速。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.可以将安装板安装在机器人的不同的方向，使得机器人的运动和调节更加灵活方便，可以多方面对机器人进行避障调节，具有更好的调节效果。
2.在工作时，高压喷头和叶轮同时工，使得水下机器人运动更加迅速具有更快捷的避障功能。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明安装板结构示意图；
图3为本发明安装板剖视图；
图4为本发明高压水泵和电磁阀俯视图；
图5为本发明芯片连接电路图。
图中：1、安装板；2、支撑架；3、套筒；4、防护条；5、叶轮；6、高压喷头；7、管道；8、转轴；9、安装支架；10、声呐；11、电动机；12、弯管；13、高压水泵；14、电磁阀。
具体实施方式
为了解决现有的水下机器人只能单方位调节避障，调节不灵活，也就使得机器人在有礁石的水下的运动受限，无法保证行驶安全，或者在靠近礁石的水下时也调节不方便的问题，本发明提供了一种水下机器人快速避障系统。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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1
请参阅图1-5，本实施例提供了一种水下机器人快速避障系统，包括安装板1，所述安装板1的上端四角固定安装有安装支架9，所述安装板1的内侧固定安装有电动机11，所述安装板1的另一侧转动安装有转轴8，所述转轴8与电动机11输出轴固定连接，所述转轴8的外侧固定安装有叶轮5，所述安装板1的外侧固定安装有声呐10，所述声呐10通过电缆线连接有芯片，所述安装板1的外侧固定安装有支撑架2，所述支撑架2的外侧支架中部安装有防护条4，防护条4可以对叶轮5起到保护的作用，防止水下机器人在工作过程中水中的石头或者障碍物对叶轮5造成伤害。
所述支撑架2为长方体的框架结构，所述防护条4呈“十”字交叉放置，支撑架2和防护条4可以对转轴8和叶轮5起到保护的作用，可以防止水下机器人在工作过程中水中的石头或者障碍物对叶轮5造成伤害，所述防护条4的交叉处固定安装有套筒3，防护条4也可以对套筒3起到支撑的作用，所述套筒3与转轴8之间转动连接，套筒3和转轴8之间安装有轴承或者套筒3和转轴8之间也可以留有一定的间隙，使得转轴8可以相对套筒3互相独立的工作，互不影响，所述套筒3的内腔侧壁通过安装条固定安装有高压喷头6，所述高压喷头6通过管道7连接有高压水泵13。
所述高压水泵13安装在安装板1的内侧底部，且所述高压水泵13的出水口固定安装有弯管12，所述弯管12上开设有用于安装管道7的出水口，所述管道7与靠近弯管12的一侧安装有电磁阀14，电磁阀用于控制管道7的开启与闭合，从而进行控制高压喷头6的工作状态。
本实施例中，安装板1安装在机器人除正前方之外的五个面上，在实际使用时，也可以根据实际使用需求选择安装板1的数量，五个所述声呐10分别与芯片的2.0引脚、2.1引脚、2.2引脚、2.3引脚和2.4引脚连接，同一个所述安装板上的电动机11与电磁阀14串联，且五个所述电动机11分别与芯片的1.0引脚、1.1引脚、1.2引脚、1.3引脚和1.4引脚连接，芯片的3.0引脚连接有高压水泵13，用于控制高压水泵13的开启和管壁，所述芯片的VCC引脚接5V电压。电动机11、高压水泵13、电磁阀14以及芯片可以由水下机器人的供电系统供电，也可以在安装板1 的内侧设置电池箱，且电池箱内放置锂电池，用于给电动机11、高压水泵13、电磁阀14以及芯片供电，且在使用中，采用的声呐10为主动声呐，主动声呐技术是指声呐主动发射声波"照射"目标，而后接收水中目标反射的回波时间，以及回波参数以测定目标的参数。大多数采用脉冲体制，也有采用连续波体制的。它由简单的回声探测仪器演变而来，它主动地发射声波，然后接收回波进行计算，然后将计算后的数据传递给芯片，其中芯片采用的是AT80S51单片机，在使用芯片时，可以对AT80S51单片机进行编程，可以设定好安全距离，小于安全距离边可以使AT80S51单片机控制靠近障碍物一侧的电动机11、高压水泵13和电磁阀14的开启，使得水下机器人往远离障碍物的方向运动，以达到避障的作用。
本实施例的使用方法为：
S1. 调整好安装板1的方向，并将安装支架9通过螺栓或者直接焊接在水下机器人的外壳上。
S2.将声呐10、电动机11和电磁阀14通过电缆线与水下机器人的供电系统或者外接蓄电池连接，为声呐10、电动机11、电磁阀14和芯片提供电源动力；
S3.在水中，声呐10会探测到障碍物的距离，并将探测到的距离传递给芯片，芯片会根据声呐10传递过来的数据，与设定好的安全距离进行对比，如果声呐10传递过来的数据距离小于设定的距离，芯片会启动高压水泵12和电动机11工作，电机会带动叶轮5转动，叶轮5的转动，会使得水下机器人往远离障碍物的方向运动，同时会打开相应的电磁阀14，使得高压喷头6喷水，同时高压喷头6喷出的水的反作用力，会加速水下机器人的运动，使得水下机器人的避障功能更加迅速。
实施例2
请参阅图2，在实施例1的基础上做了进一步改进：所述管道7贯穿安装板1和支撑架2的侧壁，并贯穿套筒3的侧壁与高压喷头6连接，管道7贯穿支撑架2，支撑架2可以对管道7起到固定的作用，可以防止管道7的晃动，同时使得管道7位于支撑架2的内部，对管道7起到保护的作用，所述安装支架9为L型结构，且安装支架9上开设有安装孔，方便对安装板1的安装。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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，“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“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，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水下机器人快速避障系统，包括安装板（1），其特征在于：所述安装板（1）的上端四角固定安装有安装支架（9），所述安装板（1）的内侧固定安装有电动机（11），所述安装板（1）的另一侧转动安装有转轴（8），所述转轴（8）与电动机（11）输出轴固定连接，所述转轴（8）的外侧固定安装有叶轮（5），所述安装板（1）的外侧固定安装有声呐（10），所述声呐（10）通过电缆线连接有芯片，所述安装板（1）的外侧固定安装有支撑架（2），所述支撑架（2）的外侧支架中部安装有防护条（4）。
2.根据权利要求1所述的一种水下机器人快速避障系统，其特征在于：所述支撑架（2）为长方体的框架结构，所述防护条（4）呈“十”字交叉放置，所述防护条（4）的交叉处固定安装有套筒（3），所述套筒（3）与转轴（8）之间转动连接，所述套筒（3）的内腔侧壁通过安装条固定安装有高压喷头（6），所述高压喷头（6）通过管道（7）连接有高压水泵（13）。
3.根据权利要求2所述的一种水下机器人快速避障系统，其特征在于：所述高压水泵（13）安装在安装板（1）的内侧底部，且所述高压水泵（13）的出水口固定安装有弯管（12），所述弯管（12）上开设有用于安装管道（7）的出水口，所述管道（7）与靠近弯管（12）的一侧安装有电磁阀（14）。
4.根据权利要求3所述的一种水下机器人快速避障系统，其特征在于：所述管道（7）贯穿安装板（1）和支撑架（2）的侧壁，并贯穿套筒（3）的侧壁与高压喷头（6）连接。
5.根据权利要求1所述的一种水下机器人快速避障系统，其特征在于：所述安装支架（9）为L型结构，且安装支架（9）上开设有安装孔。
6.根据权利要求3所述的一种水下机器人快速避障系统，其特征在于：所述安装板（1）安装在机器人除正前方之外的五个面上。
7.根据权利要求6所述的一种水下机器人快速避障系统，其特征在于：五个所述声呐（10）分别与芯片的2.0引脚、2.1引脚、2.2引脚、2.3引脚和2.4引脚连接，同一个所述安装板上的电动机（11）与电磁阀（14）串联，且五个所述电动机（11）分别与芯片的1.0引脚、1.1引脚、1.2引脚、1.3引脚和1.4引脚连接，芯片的3.0引脚连接有高压水泵（13），所述芯片的VCC引脚接5V电压。
8.根据权利要求6所述的一种水下机器人快速避障系统，其特征在于：所述声呐（10）为主动声呐。
9.一种水下机器人快速避障系统，其使用方法为：
S1. 调整好安装板（1）的方向，并将安装支架（9）通过螺栓或者直接焊接在水下机器人的外壳上。
10.S2.将声呐（10）、电动机（11）和电磁阀（14）通过电缆线与水下机器人的蓄电池或者供电系统连接，为声呐（10）、电动机（11）和电磁阀（14）提供动力；
S3. 在水中，声呐（10）会探测到障碍物的距离，并将探测到的距离传递给芯片，芯片会根据声呐10传递过来的数据，与设定好的安全距离进行对比，如果声呐10传递过来的数据距离小于设定的距离，芯片会启动高压水泵（12）和电动机（11）工作，电机会带动叶轮（5）转动，叶轮（5）的转动，会使得水下机器人往远离障碍物的方向运动，同时会打开相应的电磁阀（14），使得高压喷头（6）喷水，同时高压喷头（6）喷出的水的反作用力，会加速水下机器人的运动，使得水下机器人的避障功能更加迅速。
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