CN201254266Y - 一种多功能水面机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能水面机器人，其主要包括一船体、推进系统以及控制系统，该船体包括左右两个片体，两个片体通过甲板桥连接，且在左右片体的后下方分别设置有独立的推进系统；所述甲板桥上安置有控制舱；所述控制系统中的基站通过安置在控制舱内的受控系统控制推进系统。本实用新型具有稳性大、速度快、操纵灵活的特点，可广泛应用于江河湖海的水上救助、水面环境监测、水文测量、水上信息传递和网络组建等领域。

Description

一种多功能水面机器人

技术领域：

本实用新型涉及一种水面自航载体，特别涉及一种具有抗倾覆多用途的水面机器人。

背景技术：

水面自航载体是一种在水上航行的、具有独立自治能力的无人遥控监测装备。它能够在沿海或海滨海滩等大型监测工作母船不能巡航到达的水域完成海洋环境监测、海上救助等任务。在现有技术中一般的水面自航载体的航向控制有两类方法，一是采用舵控制，二是采用纵向和横向两组推进器，但这两种结构都较为复杂；这样的自航载体一般都是普通的船形，这样的结构抗颠覆性不够好，而且功能单一。

中国专利200510000157.5，公开了一种不颠覆船艇，该技术方案如下：其横剖面呈小半圆形，船体下部外表由前至后沿横向开设若干轨槽，甲板上对应各轨槽处均固定大半圆环形抱槽轨，各抱槽轨与对应的轨槽合成完整的圆环形槽轨；若干圆环形轨道，其分别卧于各圆环形槽轨内，可沿圆环形槽轨转动；至少三个沿圆环形轨道均匀排列的浮筒，每个浮筒与各圆环形轨道固定连接；一锥桶形浮筒-船头连接座，其内设中心轴座，各浮筒的前端与该连接座固定，船头与支承于该中心轴座内的轴杆固定。圆环形轨道、浮筒、浮筒-船头连接座构成浮筒框架，该框架可绕船体圆环形槽轨作旋转运动。这种结构用于水面自航载体时，不足之处在于结构复杂。

实用新型内容：

本实用新型针对现有技术中所存在的问题，而提供一种具有抗倾覆多用途，且稳性大、速度快、操纵灵活的水面机器人，其可广泛应用于江河湖海的水上救助、水面环境监测、水文测量、水上信息传递和网络组建等领域。

为了达到上述目的，本实用新型提供的解决方案如下：一种多功能水面机器人，其主要包括一船体、推进系统以及控制系统，该船体包括左右两个片体，两个片体通过甲板桥连接，且在左右片体的后下方分别设置有独立的推进系统；所述甲板桥上安置有控制舱；所述控制系统中的基站通过安置在控制舱内的受控系统控制推进系统。

所述左右片体采用阻力较小的船型结构，内部分隔为多个用于安装电池、电机驱动器和搭载仪器的舱室。

所述甲板桥采用平面桁架结构，既保证连接的强度，又减轻船体的重量；平面桁架结构由铝合金方管制成，管内相互连通，可布设控制和驱动电缆。

所述推进系统为水下电动推进器，其包括一台水下电机以及带导管的螺旋桨不仅可以提高效率，而且导管可保护螺旋桨，同时导管上在螺旋桨的前后处安装防护网，以防螺旋桨被水中悬浮物体损坏或缠绕，或者防止螺旋桨伤及被救助的人员。

所述基站由基站中央控制单元以及与其连接的控制指令输入单元、工作状态显示单元、无线收发单元构成；控制指令输入单元发出启动、加速、减速、停止和转向等控制信号经由基站中央控制单元处理，再通过无线收发单元传输到受控系统；所述无线收发单元接收受控系统的各种信号，并通过与基站中央控制单元连接的工作状态显示单元显示。

所述受控系统由中央控制单元以及与其连接的无线收发单元、电机控制单元构成，该中央控制单元根据无线收发单元接收基站发来的控制指令通过电机控制单元控制左右电机，并通过无线收发单元发送信号到基站。

所述无线收发单元采用基于IP的无线局域网通讯，以提高无线传输的可靠性。

根据上述技术方案得到的本实用新型结构简单，具有抗倾覆多用途优点，还具有稳性大、速度快、操纵灵活的特点，可广泛应用于江河湖海的水上救助、水面环境监测、水文测量、水上信息传递和网络组建等领域。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为控制系统的原理框图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

为了解决现有技术中所存在的不足，本实用新型的提出的解决方案如图1-图2所示：

一种多功能水面机器人，其采用双体船结构，以提高机器人的稳性。如图1所示，船体包括左右两个片体1，连接两个片体1的甲板桥2和安装在甲板桥上的控制舱3。左右片体1的外形采用阻力较小的船型结构，其内部分隔为多个舱室4，每个舱室都配有相应的舱室盖5，以安装电池、电机驱动器和搭载仪器。通过合理布置各舱室内的部件，可调整船体的重心，使其与浮心重合，保证良好的浮态。连接两个片体的甲板桥2采用平面桁架结构，既保证连接的强度，又减轻船体的重量。平面桁架结构由铝合金方管6制成，管内相互连通，可布设控制和驱动电缆。控制舱3内安装受控系统，其上安置有天线7，用以与岸上或母船上基站进行通讯，并对船体的运动实施控制，以实现自主航行的功能。根据需要，控制舱内也可安装搭载仪器。

由于水面机器人是一种自航载体，由于所携带的能源有限，其推进系统的设计以高效、可靠和结构简单为主要依据。推进系统的效率由原动机、螺旋桨和船机桨的匹配共同决定。由于水下电动推进器具有结构简单，控制方便的特点，且无刷直流电机的优越性在于其效率高。因此，采用水下无刷直流电机是水面机器人推进系统的最佳原动力，带导管的螺旋桨不仅可以提高效率，而且导管可保护螺旋桨，便于在螺旋桨的前后安装防护网，以防螺旋桨被水中悬浮物体损坏或缠绕，或者防止螺旋桨伤及被救助的人员。

如图1所示，两套独立的水下电动推进器分别位于左右片体的后下方。每套水下电动推进器包括一台水下无刷直流电机(图中未给出)、螺旋桨8、导管9和前后防护网。控制舱内的受控系统发出控制信号，通过驱动模块对水下无刷电机进行无级调速和正反转控制，以此实现机器人的前进、后退和转向。因此，不同转速或转向的推进器可对机器人进行航向调整，替代转舵功能，省去了操舵系统，简化了推进控制系统的结构。

整个装置的控制系统由岸上(或母船)基站和小艇中的受控系统两部分构成，如图2所示。岸上(或母船)基站部分包括控制指令输入单元、工作状态显示单元、基站中央控制单元和无线收发单元。控制指令输入单元发出启动、加速、减速、停止和转向等控制信号；工作状态显示单元用来指示小艇的工作状态，包括速度、转向及所载设备的工作状态；无线收发单元采用基于IP的无线局域网通讯，以提高无线传输的可靠性。控制指令输入单元发出启动、加速、减速、停止和转向等控制信号经由基站中央控制单元处理，再通过无线收发单元传输到受控系统；同时无线收发单元接收受控系统的各种信号，并通过与基站中央控制单元连接的工作状态显示单元显示。

小艇中的受控系统由中央控制单元以及与其连接的无线收发单元、电机控制单元构成。其无线收发单元接收基站发来的控制指令并将小艇及其所载设备的工作状态发回基站；中央控制单元根据基站发来的控制指令和小艇目前的工作状态给电机控制单元发出控制信号；电机控制单元根据中央控制单元发来的控制信号分别控制左右电机的启停、加速、减速和正反转，并通过无线收发单元将小艇及其所载设备的工作状态发送到基站。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1、一种多功能水面机器人，其主要包括一船体、推进系统以及控制系统，其特征在于，所述船体包括左右两个片体，两个片体通过甲板桥连接，且在左右片体的后下方分别设置有独立的推进系统；所述甲板桥上安置有控制舱；所述控制系统中的基站通过安置在控制舱内的受控系统控制推进系统。

2、根据权利要求1所述的一种多功能水面机器人，其特征在于，所述左右片体采用阻力较小的船型结构，内部分隔为多个用于安装电池、电机驱动器和搭载仪器的舱室。

3、根据权利要求1所述的一种多功能水面机器人，其特征在于，所述甲板桥采用由铝合金方管制成的平面桁架结构，管内相互连通，可布设控制和驱动电缆。

4、根据权利要求1所述的一种多功能水面机器人，其特征在于，所述推进系统为水下电动推进器，包括一台水下电机以及带导管的螺旋桨，同时导管上在螺旋桨的前后处安装防护网。

5、根据权利要求1所述的一种多功能水面机器人，其特征在于，所述基站由基站中央控制单元以及与其连接的控制指令输入单元、工作状态显示单元、无线收发单元构成；控制指令输入单元发出启动、加速、减速、停止和转向等控制信号经由基站中央控制单元处理，再通过无线收发单元传输到受控系统；所述无线收发单元接收受控系统的各种信号，并通过与基站中央控制单元连接的工作状态显示单元显示。

6、根据权利要求1所述的一种多功能水面机器人，其特征在于，所述受控系统由中央控制单元以及与其连接的无线收发单元、电机控制单元构成，该中央控制单元根据无线收发单元接收基站发来的控制指令通过电机控制单元控制左右电机，并通过无线收发单元发送信号到基站。

7、根据权利要求5或6所述的一种多功能水面机器人，其特征在于，所述无线收发单元采用基于IP的无线局域网通讯。

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