CN114852293A - 一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置，属于机器人领域，主要由螺壳头部、螺壳身、螺壳尖端、电源、各类型传感器、单片机、信号接收器和信号发生器等部件组成。所述螺壳头部与螺壳身尾端设有活塞头，连接所述螺壳头部内安装电源，所述螺壳身与螺壳尖端前端设有活塞接口。本发明通过电源、单片机、各类型传感器、信号接收器和信号发生器的配合使用，实现了在海底进行实时监测并进行数据传输的功能。本发明通过模仿海底螺贝类生物的外壳结构，具备个体小、可复制性高、信息处理简单快捷的优点，解决了现有装置在复杂地形难以监测、在水下信号难以长距离传输以及海底信息难以实现实时监测测的问题。同时一般探测装置大，而该种类机器人个体小，制作简单，在起到一定范围内进行实时监测的功能要求时缩减了所需要投入的资金。
Description
技术领域
本发明涉及海底信息探测技术，具体为一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置。
背景技术
海底热学传感探测技术利用热敏元件感知和测量深海沉积物参数,可为海区地球动力、海底热液活动和大陆边缘沉积盆地的演化以及油气水化合物资源的评价等研究提供重要的基础数据。
海底声学传感探测技术利用声波传递过程中入射声波与反射声波在频率、时间或强度上的差异开展深海探测,可分为超短基线定位技术、声学多普勒测量技术和沉积物声波采集技术等,被广泛应用于深海数据获取、导航定位和目标探测等,具有代表性的有侧扫声呐探测技术、多波束探测技术、合成孔径声呐成像技术和浅地层剖面测量技术。
海洋占地球总面积的70％，占地球生存空间的90％以上。在广袤的海洋世界里，海洋影响陆地上的气候和天气现象，大量海洋动植物是人类重要的食物来源。世界上大约一半的人口生活在沿海地区。为了使人类对于海洋的认知能够提升，人们对于海底的探索一直在进行。然而现有的对于海底信息探测的装置，难以做到大范围的探测。由于海底的信号传递会受到一定的影响，在信息的同步方面更是难以实现。并且在中国当前如此复杂的近海海底地形分布的情况下，许多的海底监测仪器基本无法正常运作。同时主要的海底监测仪器造价昂贵，可复制性低，导致许多信息会由于测量范围的局限性使得信息结果不准确。并且在进行信息的交互过程中会出现错误信息的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置，具备能在各种复杂的地形下运作、能进行实时信息传递且有效监测范围广的优点，解决了现有的海底探测装置在监测过程当中具有对于复杂地形的海底难以探测、探测范围小且探测仪器巨大和难以实现实时的数据处理传输等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置，包括螺壳头部、螺壳身、螺壳尖端、电源、各类型传感器、单片机、信号接收器和信号发生器。所述螺壳头部、螺壳身与螺壳尖端均利用Monel400铜镍合金打造，所述螺壳头部在尾端设有活塞，所述螺壳身在前端设有活塞接口，所述活塞接口与活塞相连接，保证螺壳身的密封性并留出放置导线的孔洞，所述电源由电源夹固定在螺壳头部，所述电源通过导线穿过所述孔洞与螺壳身内控制芯片相连，所述控制芯片用热熔胶粘固在螺壳身内壁，所述螺壳身底部留出活塞接口，所述传感器在背部中心处用热熔胶粘固在螺壳尖端内壁，所述螺壳尖端为整体式结构并在底部留出活塞接口，所述活塞接口与活塞相连接，保证螺壳尖端的密封性并留出放置导线的孔洞，所述的尖端作为所述传感器的天线，将传感器用传输线与控制芯片相连，所述螺壳头部前端开口处由合成树脂填充。
优选的，每只螺贝类仿生机器人所装载的所述传感器(1)功能不尽相同，可根据探测目标选取温度传感器、超声波传感器、陀螺仪等。
优选的，多个螺贝类仿生机器人之间可互相传输数据，形成区域集群化，并由其中少数专用于初处理和发送数据的机器人初步处理所探测到的信息，并向陆地发送数据。
优选的，一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置使用方法，包括以下步骤：
A：将20至30只安装有不同传感器的螺贝类仿生机器人投放至一定面积近海区域，其中包括4至5只用于初处理和发送数据的机器人；
B：沉放至近海海底的机器人连续探测海底环境变化信息，并进行数据互传，并由数据发送机器人将采集到的数据时时传输至陆地基站；
C：陆地基站对收集到的数据进行分析处理，并形成可视化图形和文字实时记录海洋环境变化，并对可能发生的自然灾害如海地地震、海底火山喷发等做出预警。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过海螺型外壳具有抗压，信号放大功能，体积小，成本低，可复制性高，信息处理简单快捷的优点，解决了现有探测器成本高，经济效益低等问题。
2、本发明通过大量机器人集群化，可实现大范围，长时间持续探测，时时传送数据等功能，相较于传统单个探测器具有获取数据更全面，更及时，更精确等优点
附图说明
图1为本发明分解结构示意图；
图2为本发明整体外观正视结构图。
图中：1信号收发传感器、2活塞接口、3活塞、4控制芯片、5活塞接口、6活塞、7电源、8电源夹、9螺壳头部、10螺壳身、11螺壳尖端。
具体实施方式
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。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前部”、“后部”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“粘固”、“装载”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
3.请参阅图1，一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置，包括信号收发传感器1，传感器1在背部中心处用热熔胶粘固在螺壳尖端11内壁，尖端作为传感器1的天线，螺壳尖端11为整体式结构并在底部留出活塞接口2，活塞接口2与活塞3相连接，保证螺壳尖端11的密封性并留出放置导线的孔洞，将传感器1用传输线与控制芯片4相连，控制芯片4用热熔胶粘固在螺壳身10内壁，螺壳身10底部留出活塞接口5，活塞接口5与活塞6相连接，保证螺壳身10的密封性并留出放置导线的孔洞，将控制芯片4用导线与电源7相连，电源7由电源夹8固定在螺壳头部9。
每只螺贝类仿生机器人所装载的传感器1功能不尽相同，可根据探测目标选取温度传感器、超声波传感器、陀螺仪等。
多个螺贝类仿生机器人之间可互相传输数据，形成区域集群化，并由其中少数专用于初处理和发送数据的机器人初步处理所探测到的信息，并向陆地发送数据。
一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置使用方法，包括以下步骤：
A：将20至30只安装有不同传感器的螺贝类仿生机器人投放至一定面积近海区域，其中包括4至5只用于初处理和发送数据的机器人；
B：沉放至近海海底的机器人连续探测海底环境变化信息，并进行数据互传，并由数据发送机器人将采集到的数据时时传输至陆地基站；
C：陆地基站对收集到的数据进行分析处理，并形成可视化图形和文字实时记录海洋环境变化，并对可能发生的自然灾害如海地地震，海底火山喷发等做出预警。
本发明通过海螺型外壳具有抗压、信号放大功能、体积小、成本低、可复制性高、信息处理简单快捷的优点，解决了现有探测器成本高，经济效益低等问题。
综上所述本发明通过大量机器人集群化，可实现大范围、长时间持续海底环境探测，时时传送数据等功能，相较于传统单个探测器具有获取数据更全面、更及时、更精确等优点
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 (4)
1.一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置，包括信号收发传感器(1)，其特征在于：所述传感器(1)在背部中心处用热熔胶粘固在螺壳尖端(11)内壁，所述的尖端作为所述传感器(1)的天线，所述螺壳尖端(11)为整体式结构并在底部留出活塞接口(2)，所述活塞接口(2)与活塞(3)相连接，保证螺壳尖端(11)的密封性并留出放置导线的孔洞，将传感器(1)用传输线与控制芯片(4)相连，所述控制芯片(4)用热熔胶粘固在螺壳身(10)内壁，所述螺壳身(10)底部留出活塞接口(5)，所述活塞接口(5)与活塞(6)相连接，保证螺壳身(10)的密封性并留出放置导线的孔洞，将控制芯片(4)用导线与电源(7)相连，所述电源(7)由电源夹(8)固定在螺壳头部(9)的内壁上。
2.根据权利要求1所述的一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置，其特征在于：每只螺贝类仿生机器人所装载的所述传感器(1)功能不尽相同，可根据探测目标选取温度传感器，超声波传感器，陀螺仪等。
3.根据权利要求1和2任一项所述的一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置，其特征在于：多个螺贝类仿生机器人之间可互相传输数据，形成区域集群化，并由其中少数专用于初处理和发送数据的机器人初步处理所探测到的信息，并向陆地发送数据。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于海底信息动态实时探测的螺贝类仿生机器人装置，其特征在于包括以下步骤：
A：将20至30只安装有不同传感器的螺贝类仿生机器人投放至一定面积近海区域，其中包括4至5只用于初处理和发送数据的机器人；
B：沉放至近海海底的机器人连续探测海底环境变化信息，并进行数据互传，并由数据发送机器人将采集到的数据时时传输至陆地基站；
C：陆地基站对收集到的数据进行分析处理，并形成可视化图形和文字实时记录海洋环境变化，并对可能发生的自然灾害如海地地震，海底火山喷发等做出预警。
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