CN113277043B - 一种定位装置及水下设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于水下设备的定位装置及水下设备，定位装置包括：信号发射器，包括浮力部和定位模块，分别用于产生浮力以及发送位置信号，信号发射器连接于水下设备；第一壳体为一端开口，开口端部具有第一凸台，信号发射器设置于第一壳体内；第二壳体为一端开口的环形壳体，环形壳体包括第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁抵接于第一凸台上，第二侧壁向远离第一壳体的方向延伸形成第二凸台，第二凸台固定于水下设备上，第二壳体使第一壳体的第一凸台抵靠于水下设备上；信号处理器，用于接收水下设备的故障信号以及向信号发射器发送故障信号；引爆组件设置于第二壳体内，并与信号处理器通信连接。本申请的技术方案实现精确、有效地定位水下设备。

Description

一种定位装置及水下设备

技术领域

本申请涉及水下机器人技术领域，具体涉及一种定位装置及水下设备。

背景技术

目前，水下机器人活动于水下勘探与作业，提高人类水下作业范围，提高人类水下作业水平的最主要的设备，对于水下的开发有着极其重要的作用。而水下机器人关于水下定位与地图遍历的精度在一定程度上决定着水下机器人在水下工作的任务品质，目前用到的水下定位与地图构建的方法主要是基于机器人本体上传感器和自定位算法等。现有的缆式水下机器人多采用缆绳与地面或大型船只相连，以便提供水下机器人电源和接收水下机器人的水下情况。

由于水下环境的复杂多变，水下设备本体位于水下较深的情况下，通过摄像机和下视声呐对水下环境进行地图构建和了解有一定的局限性，当机器人在水下发生故障，并不能很好的对本体的位置进行了解，也不能对水下全局进行掌握。此外，现有的用缆绳将水下机器人与母船直接相连的方式有一定的局限性，由于母船的机动性较差，船体尺寸引起的位置误差大，同时也大大降低了水下机器人运行的范围。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

本申请旨在提供一种定位装置及水下设备，能够在设备故障时，实现精确、有效地定位水下设备，必要时可直接使用此装置对水下设备施救。

根据本申请的一方面，提出一种用于水下设备的定位装置，包括：信号发射器，包括浮力部和定位模块，分别用于产生浮力以及发送位置信号，所述信号发射器连接于水下设备；第一壳体，所述第一壳体为一端开口，开口端部具有第一凸台，所述信号发射器设置于所述第一壳体内；第二壳体，所述第二壳体为一端开口的环形壳体，所述环形壳体包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁抵接于所述第一凸台上，所述第二侧壁向远离第一壳体的方向延伸形成第二凸台，所述第二凸台固定于水下设备上，所述第二壳体使所述第一壳体的第一凸台抵靠于水下设备上；信号处理器，用于接收水下设备的故障信号以及向所述信号发射器发送故障信号；引爆组件，所述引爆组件设置于所述第二壳体内，并与所述信号处理器通信连接。

根据一些实施例，所述第一凸台密封抵靠于水下设备上。

根据一些实施例，所述第二壳体的第一侧壁密封抵靠于所述第一壳体，所述第二侧壁密封连接于水下设备。

根据一些实施例，所述引爆组件包括：环形炸药，用于破坏所述第二壳体；引爆器，用于接收所述信号处理器的信号后，引爆所述环形炸药。

根据一些实施例，所述第二壳体包括顶壁，所述环形炸药设置于所述顶壁。

根据一些实施例，所述的定位装置，还包括水下识别器，用于判断水下设备是否处于水下环境。

根据一些实施例，所述的定位装置，还包括连接缆，所述连接缆的长度可调，用于连接水下设备和所述信号发射器。

根据一些实施例，所述的定位装置，还包括固定环，设置于水下设备上，用于将所述连接缆的一端固定于所述固定环上，另一端固定于所述信号发射器上。

根据一些实施例，所述的定位装置，还包括紧固件，用于将所述第二壳体的第二凸台固定于水下设备上。

根据本申请的一方面，提出一种水下设备，包括：如上所述的定位装置；水下机器人，所述定位装置固定于水下机器人上。

基于上述的一种定位装置及水下设备，适用于水下机器人在水下出现故障后，无法自行返航，需要进行定位打捞的情况下，水下机器人发出故障报警，经过信号处理器处理故障信号后，并将故障信号发送给信号发射器和引爆组件，引爆组件将第二壳体破坏后，第一壳体自动脱落，信号发射器在自身的浮力作用下上浮至水面，向作业人员发送位置信号。作业人员可以根据连接于信号发射器与水下设备之间的连接缆找到水下设备。在水下设备出现故障的情形下，作业人员通过定位装置可以快速锁定水下设备的位置，进行回收水下设备。

为能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，但是此说明和附图仅用来说明本申请，而非对本申请的保护范围作任何的限制。

附图说明

下面结合附图详细说明本公开的实施方式。这里，构成本公开一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解。本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。附图中：

图1示出根据本申请示例实施例的定位装置及水下设备的定位装置立体结构示意图。

图2示出根据本申请示例实施例的定位装置及水下设备的定位装置结构示意图。

图3示出根据本申请示例实施例的定位装置及水下设备的第二壳体破坏后的定位装置结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请更全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料或装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

以下结合附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。

图1示出根据本申请示例实施例的定位装置及水下设备的定位装置立体结构示意图。图2示出根据本申请示例实施例的定位装置及水下设备的定位装置结构示意图。图3示出根据本申请示例实施例的定位装置及水下设备的第二壳体破坏后的定位装置结构示意图。

如图1-3所示，根据本申请示例实施例，本申请公开一种用于水下设备800的定位装置10包括信号发射器400、第一壳体100、第二壳体200、信号处理器500和引爆组件。信号处理器500接收水下设备800的电信号，并给信号发射器400和引爆组件发射电信号。第二壳体200固定于水下设备800上，第二壳体200使第一壳体100抵靠于水下设备800上。

信号发射器400，包括浮力部和定位模块，分别用于产生浮力以及发送位置信号，信号发射器400连接于水下设备800。

第一壳体100为一端开口，开口端部具有第一凸台110，信号发射器400设置于第一壳体100内，参图2可见。

第二壳体200为一端开口的环形壳体，环形壳体包括第一侧壁230和第二侧壁240，第一侧壁230抵接于第一凸台110上，第二侧壁240向远离第一壳体100的方向延伸形成第二凸台210，第二凸台210固定于水下设备800上，第二壳体200使第一壳体100的第一凸台110抵靠于水下设备800上。

信号处理器500，用于接收水下设备800的故障信号以及向信号发射器400发送故障信号。引爆组件设置于第二壳体200内，并与信号处理器500通信连接。

参图1可见，根据本申请实施例，第一壳体100的形状可以为圆形，也可以是方形。第一壳体100的材质可以是塑料，或是可以选用质量轻，且具有防腐耐磨特性的材料。当然，本申请不限定其具体的形状和材料，可以根据实际需要进行选用。第一壳体100的第一凸台110密封抵靠于水下设备800上。第一凸台110是为了第一壳体100与水下设备800有充足的接触面积。第一凸台110与水下设备800设置有密封圈700，增加了第一壳体100的水密性，防止水进入第一壳体100内，第一凸台110抵靠与水下设备800上的力来自于第二壳体200。

根据本申请实施例，第二壳体200呈现环形状，也可以呈现方形，沿第一壳体100外围布置。当第一壳体100为圆形形状，第二壳体200为环形状。当第一壳体100为方形，第二壳体200环绕第一壳体100的外围的方形结构。本申请对其具体形状不做具体限定。第二壳体200的材质可以是塑料，或是可以选用质量轻，且具有防腐耐磨特性，易破坏的材料。当然，本申请不限定其具体的材料，可以根据实际需要进行选用。

第二壳体200的第一侧壁230密封抵靠于第一壳体100，第二侧壁240密封连接于水下设备800。第二壳体200的材料可以采用塑料。第二壳体200包括顶壁，环形炸药300设置于顶壁。第二壳体200的第二凸台210通过紧固件220固定于水下设备800上。紧固件220可以采用螺杆螺接，也可以采用焊接方式将第二凸台210焊接于水下设备800上，还可以采用卡接方式将第二凸台210连接于水下设备800上。本公开不限定其具体连接固定方式。第二壳体200与第一壳体100，第二壳体200与水下设备800接触的地方全部增加密封圈700，进行密封接触，放置水进入第二壳体200内，密封圈700可以采用O型圈。

根据本申请实施例，引爆组件包括：环形炸药300和引爆器310。环形炸药300固定于第二壳体200的顶壁上。引爆器310用于引爆环形炸药300。引爆器310设置于远离信号处理器500的位置。

环形炸药300用于破坏第二壳体200。引爆器310用于接收信号处理器500的信号后，引爆环形炸药300。环形炸药300可以采用低烈度炸药，避免炸药爆炸对信号处理器500和信号发射器400的破坏，低烈度炸药主要用于破坏第二壳体200的顶壁后，第一壳体100可以自动脱落，信号发射器400可以上浮，参图3可见。

根据本申请实施例，定位装置10还包括水下识别器600，用于判断水下设备800是否处于水下环境。水下识别器600安装于第二壳体200上，由两个导电电极组成，当两个电极导通，则表示水下机器人处于水下环境中。反之，则表示水下机器人不在水下。

根据本申请实施例，定位装置10还包括固定环420和连接缆410，设置于水下设备800上，用于将连接缆410的一端固定于固定环420上，另一端固定于信号发射器400上。连接缆410的长度可调，用于连接水下设备800和信号发射器400，可以使信号发射器400漂浮于水面上。

信号发射器400集成有浮力部、定位模块、控制器、灯，压力传感器和电池，可以发送位置信息和进行闪烁。浮力部可以设置为浮力仓，浮力仓可以给信号发射器400产生浮力功能。定位模块和灯起到指示作用。控制器和压力传感器判定信号发射器400是否上浮到水面上。电池为信号发射器400的电源。

信号处理器500用于识别水下机器人是否处于水中、接收故障信号、接收电量信号，并向信号发射器400发送启动信号，向起爆器发送起爆信号。

根据本申请的一方面，提出一种水下设备800，包括：如上的定位装置10。水下机器人，定位装置10固定于水下机器人上。

本申请适用于水下机器人出现故障、撞底或其他异常情况，无法自行返航，需要进行定位打捞的场景，主要用于无缆水下机器人。

定位装置10的工作原理如下：

水下机器人发出故障报警给信号处理器500，信号处理器500判定水下机器人是否处于水下，且判定信号发射器400的电量。当满足上述条件后，则信号处理器500发送启动信号给信号发射器400，信号发射器400启动，5秒后信号处理器500发送起爆信号给起爆器。此时，阈值时间5秒是为了保证信号发射器400的运行。

起爆器接收到起爆信号引爆环形低烈度炸药，将第二壳体200的顶壁破坏。第一壳体100失去固定，并由于信号发射器400自身存在浮力弹出。信号发射器400由于集成有浮力仓，所以快速上浮至水面，并在上浮过程中始终保持与水下机器人通过连接缆410连接。

信号发射器400的控制器通过压力传感器判断是否已经上浮到水面，浮到水面后开始向接收人员的手机、电脑或控制中心的控制台等发送位置信息。

接收人员根据位置信息和光源指示，确定水下机器人位置，并进一步进行回收水下设备800作业。

最后应说明的是：以上所述仅为本公开的示例实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例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同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于水下设备的定位装置，其特征在于，包括：

信号发射器，包括浮力部和定位模块，分别用于产生浮力以及发送位置信号，所述信号发射器连接于水下设备；

第一壳体，所述第一壳体为一端开口，开口端部具有第一凸台，所述信号发射器设置于所述第一壳体内；

第二壳体，所述第二壳体为一端开口的环形壳体，所述环形壳体包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁抵接于所述第一凸台上，所述第二侧壁向远离第一壳体的方向延伸形成第二凸台，所述第二凸台固定于水下设备上，所述第二壳体使所述第一壳体的第一凸台密封抵靠于水下设备上；

信号处理器，用于接收水下设备的故障信号以及向所述信号发射器发送故障信号；

引爆组件，所述引爆组件设置于所述第二壳体内，并与所述信号处理器通信连接。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述第二壳体的第一侧壁密封抵靠于所述第一壳体，所述第二侧壁密封连接于水下设备。

3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述引爆组件包括：

环形炸药，用于破坏所述第二壳体；

引爆器，用于接收所述信号处理器的信号后，引爆所述环形炸药。

4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征在于，所述第二壳体包括顶壁，所述环形炸药设置于所述顶壁。

5.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，还包括水下识别器，用于判断水下设备是否处于水下环境。

6.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，还包括连接缆，所述连接缆的长度可调，用于连接水下设备和所述信号发射器。

7.根据权利要求6所述的定位装置，其特征在于，还包括固定环，设置于水下设备上，用于将所述连接缆的一端固定于所述固定环上，另一端固定于所述信号发射器上。

8.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，还包括紧固件，用于将所述第二壳体的第二凸台固定于水下设备上。

9.一种水下设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的定位装置；

水下机器人，所述定位装置固定于水下机器人上。

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