CN209072488U - 具有电力载波通信装置的水下机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有电力载波通信装置的水下机器人，包括：电力载波通信装置，其包括：供电模块，其与随行线缆的一端连接；处理器模块，其与供电模块电连接；数据存储模块，其与供电模块以及处理器模块电连接；数据交换处理模块，其与供电模块以及处理器模块电连接；电力载波通信信号处理模块，其与处理器模块电连接；以及滤波模块，其与电力载波通信信号处理模块电连接；主控制装置，其与所述电力载波通信装置电连接；以及驱动装置，其与主控制装置电连接。本实用新型提供的具有电力载波通信装置的水下机器人，能够解决如下技术问题：目前的水下机器人需要额外布线，无法适用于复杂的水下环境，成本较高并且难以实现良好的通信效果。

Description

具有电力载波通信装置的水下机器人

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种具有电力载波通信装置的水下机器人。

背景技术

随着人工智能(Artificial Intelligence，AI)技术的大力发展，各种人工智能技术装备不断涌现，并出现在不同领域，极大的拓展了人类的活动极限。其中，水下机器人就是一种有着广泛应用前景的人工智能技术装备。水下机器人主要分为有缆水下机器人和无缆水下机器人两种，目前应用最多的是有缆水下机器人。水下机器人通常搭载有水下摄像头、各类环境数据采集传感器、驱动装置(垂直、水平推动器)、机械手臂等，在水产养殖、资源开发、船体码头巡检、水库大坝巡检、市政管道巡检、水下搜救等方面发挥越来越重要的作用。不仅如此，水下机器人在个人消费娱乐方向的应用场景也越来越丰富，如潜水摄影、游艇钓鱼、海岛旅游等。为了及时准确的把采集数据、图像信息等传回监控中心，目前的水下机器人采用的通信方式主要有光纤通信、水声通信。

水下机器人的光纤通信由水面光端机﹑水下光端机﹑光缆等组合实现。其优点是传输数据率高(100Mbit/s)并且具有很好的抗干扰能力，其缺点是由于普通光纤无法随意弯曲，导致无法适用于复杂的水下环境，采用专用光纤又会导致成本较高。

水下机器人的水声通信虽然可以实现中远距离通信，但是要克服随机多途干扰，且要满足高数据率传输要求，需解决多项技术难题，难以实现良好的通信效果。

针对上述两种常规技术的缺陷，电力载波技术正好可以满足水下机器人的应用环境。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通信(Power line Communication，PLC)是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，其最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。电力线是一个广泛存在的网络，利用这一优势，不需要对单独架设网络，只要利用已有的水下机器人随行线缆就可以进行数据的传输，这在很大程度上降低了产品的体积以及制造成本。如何具体的利用具有宽带电力载波通信装置对水下机器人设备进行通信改造就成为了业界亟待解决的问题。

公开于该实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种具有电力载波通信装置的水下机器人，以解决如下技术问题：目前的水下机器人的通信方式无法适用于复杂的水下环境，成本较高并且难以实现良好的通信效果。

为实现上述目的，本实用新型提供一种具有电力载波通信装置的水下机器人，包括：电力载波通信装置；主控制装置，其与所述电力载波通信装置电连接；以及驱动装置，其与所述主控制装置电连接；其中，所述电力载波通信装置包括：供电模块，其与随行线缆的一端连接；处理器模块，其与所述供电模块电连接；数据存储模块，其与所述供电模块以及所述处理器模块电连接，并且配置为与所述处理器模块进行双向通信；数据交换处理模块，其与所述供电模块以及所述处理器模块电连接，并且配置为与所述处理器模块进行双向通信；电力载波通信信号处理模块，其与所述处理器模块电连接，并且配置为与所述处理器模块进行双向通信；以及滤波模块，其与所述电力载波通信信号处理模块电连接，并且配置为与所述电力载波通信信号处理模块进行双向通信。

可选的，所述具有电力载波通信装置的水下机器人，还包括：水下摄像装置，其与所述电力载波通信装置电连接；机械手臂，其与所述主控制装置电连接；以及传感器装置，其与所述主控制装置电连接。

可选的，所述具有电力载波通信装置的水下机器人中，所述水下摄像装置通过局域网与所述数据交换处理模块电连接，以将所述水下摄像装置采集的水下环境信息传输至所述数据交换处理模块。

可选的，所述具有电力载波通信装置的水下机器人中，所述滤波模块通过差分线与所述主控制装置电连接。

可选的，所述具有电力载波通信装置的水下机器人中，所述电力载波通信装置还包括：线路驱动器，其与所述滤波模块电连接，其中，所述线路驱动器串联在所述差分线上。

可选的，所述具有电力载波通信装置的水下机器人中，所述主控制装置包括微控制单元。

可选的，所述具有电力载波通信装置的水下机器人中，所述水下摄像装置包括网络摄像机。

可选的，所述具有电力载波通信装置的水下机器人中，所述传感器装置包括浊度计以及高度计。

可选的，所述具有电力载波通信装置的水下机器人中，所述随行线缆的另一端与位于水上的电力载波通信装置连接。

可选的，所述具有电力载波通信装置的水下机器人中，所述供电模块包括MP2122芯片和MP1541芯片；所述数据存储模块包括MX25L1606E芯片；所述数据交换处理模块包括KSZ8041NL芯片；线路驱动器包括ISL1571芯片。

本实用新型提供的具有电力载波通信装置的水下机器人，以电力载波通信(Powerline Communication，PLC)方式实现通信，利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输，不需要重新设置专用设备就能进行数据传递，显著降低了产品的体积以及制造成本，并且能够实现可靠通信，解决了如下的技术问题：目前的水下机器人的通信方式需要设置专门设备，无法适用于复杂的水下环境，成本较高并且难以实现良好的通信效果。

附图说明

图1为本实用新型的实施方案的电力载波通信装置的结构示意图。

图2为本实用新型的实施方案的具有电力载波通信装置的水下机器人的结构示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施方案仅用于解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

下文将参考图1和图2对本实用新型的示例性实施方案进行详细描述。

本实用新型的示例性实施方案提供了一种具有电力载波通信装置的水下机器人，其主要包括：电力载波通信装置10、主控制装置20以及驱动装置30。

在本实用新型的示例性实施方案中，电力载波通信装置10可以与主控制装置20电连接，连接方式可以是例如LAN(Local Area Network，局域网)方式，也可以是其他无线或有线连接方式，例如WiFi连接、数据线连接等，本实施方案在此不做限制。此外，驱动装置30可以与主控制装置20双向电连接。

在本示例性实施方案中，主控制装置20可以产生控制指令控制电力载波通信装置10与在水上的监控中心进行通信，水上的监控中心可以包括电连接的主控制装置20’以及电力载波通信装置10’等，并且主控制装置20可以控制驱动装置30，使得水下机器人在水下移动，可以通过水平推进器以及垂直推进器实现水平移动、垂直移动等等。

具体来说，本示例性实施方案中，电力载波通信装置10可以包括：供电模块101、处理器模块102、数据存储模块103、数据交换处理模块104、电力载波通信信号处理模块105以及滤波模块106。

在本示例性实施方案中，供电模块101可以是一个宽电压范围交/直流输入供电电路，其可以与水下机器人的随行线缆的位于水下的一端连接，并可以分别为处理器模块102、数据存储模块103和数据交换处理模块104提供电力，即，可以作为电力载波通信装置10中的各模块工作所需要的电源。供电模块101可以采用5V直流电压输入，并且可以根据实际需要将5V直流电压转换成1.2V、3.3V或12V的直流电压。因此，可以显著减少电源电路的专门设计，从而降低成本并且提高可靠性。

此外，数据存储模块103与处理器模块102、处理器模块102与数据交换处理模块104可以分别电连接并进行双向通信，电力载波通信信号处理模块105也可以与处理器模块102电连接并进行双向通信，并且滤波模块106也可以与电力载波通信信号处理模块105电连接并进行双向通信。其中，数据交换处理模块104可以采用以太网方式进行数据交换处理。本实施方案中的电力载波通信装置10，可以提供一组非同步收发接口与一组网络接口，可容易地采用电力线、同轴线、双绞线等差分类型的线缆上进行可靠传输数据，实现以太网信号通过电力载波通信方式以最高240Mbps物理层速率的透明传输，并且相比于传统方式传输距离更远。

本实用新型的实施方案中的具有电力载波通信装置的水下机器人，可以利用现有线缆，通过载波方式将模拟或数字信号在水下进行高速传输，不需要重新设置专用设备就能进行可靠的数据传递，显著降低了产品的体积以及制造成本，并且能够实现可靠通信，解决了如下的技术问题：目前的水下机器人的通信方式需要设置专门设备，无法适用于复杂的水下环境，成本较高并且难以实现良好的通信效果。

此外，在本实施方案中，具有电力载波通信装置的水下机器人还可以包括：水下摄像装置40、机械手臂50以及传感器装置60。

在本实施方案中，水下摄像装置40可以与电力载波通信装置10电连接，连接方式可以是例如LAN方式，以将水下摄像装置40采集的水下环境信息传输至电力载波通信装置10的数据交换处理模块104。并且，水下摄像装置40与电力载波通信装置10也可以采用其他有线或无线连接方式连接，本实施方案在此不做限制。机械手臂50可以与主控制装置20双向电连接，传感器装置60也可以与主控制装置20双向电连接。

进一步，本实施方案中，为实现可靠高速地传输数据，电力载波通信装置10的滤波模块106可以经由差分线RX、差分线TX与主控制装置20连接而实现通信。并且，为了保护滤波模块106的电路并且保证数据可靠传输，与滤波模块106连接的差分线TX的输出端上还可以串联有线路驱动器107。

具体来说，主控制装置20可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，MCU可以适当缩减处理器频率和功耗，并且集成内存以及多个接口，适用于水下机器人的工作环境。此外，本实施方案中的水下机器人的水下摄像装置40可以包括网络摄像机，网络摄像机为常用设备，在此不再赘述。传感器装置60可以包括浊度计、高度计，还可以根据实际需要采用其他类型的传感器。

此外，本实施方案中，随行线缆的另一端可以与位于水上的电力载波通信装置10’电连接，即，随行线缆将水上和水下的电力载波通信装置连接起来，以实现电力载波通信。

本实施方案中，各个模块可以由包括处理芯片的电路实现。具体来说，供电模块101可以包括MP2122芯片和MP1541芯片，数据存储模块103可以包括MX25L1606E芯片，数据交换处理模块104可以包括KSZ8041NL芯片，线路驱动器107可以包括ISL1571芯片。

本实用新型的具有电力载波通信装置的水下机器人基于电力载波技术，由电力载波通信装置、主控装置、驱动装置、水下摄像装置、机械手臂以及传感器装置构成，能够实现水下摄像、监控、采集等功能。它为复杂情况的水域的探测、搜救、巡检、清洁、测绘等任务的顺利完成提供了保证。该水下机器人将进行环境变量采集、视频拍摄等产生的大量通信数据调制到与水上的监控中心连接的随行线缆中，可以实时获取水下采集的数据，不用额外增加布线即可解决通信数据远距离、高带宽传输的技术难题。

本实用新型的具有电力载波通信装置的水下机器人的有益效果是：利用水下机器人自身的供电系统，具有远距离、高带宽、抗干扰能力强、功耗低、稳定可靠、成本低、易于实现的优点。并且还可将水下机器人设备中采集数字信号(例如，实时视频、环境采集数据等)调制到随行线缆中现有的线路中，不用额外增加布线即可实现通信数据远距离、高带宽传输。

如上所述，尽管已经参照示例性实施方案和附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不限于此，而是，相关领域的技术人员可以进行各种修改和改变而不脱离所附权利要求书中所要求的本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，包括：

电力载波通信装置；

主控制装置，其与所述电力载波通信装置电连接；以及

驱动装置，其与所述主控制装置电连接；

其中，所述电力载波通信装置包括：

供电模块，其与随行线缆的一端连接；

处理器模块，其与所述供电模块电连接；

数据存储模块，其与所述供电模块以及所述处理器模块电连接，并且配置为与所述处理器模块进行双向通信；

数据交换处理模块，其与所述供电模块以及所述处理器模块电连接，并且配置为与所述处理器模块进行双向通信；

电力载波通信信号处理模块，其与所述处理器模块电连接，并且配置为与所述处理器模块进行双向通信；以及

滤波模块，其与所述电力载波通信信号处理模块电连接，并且配置为与所述电力载波通信信号处理模块进行双向通信。

2.根据权利要求1所述的具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，还包括：

水下摄像装置，其与所述电力载波通信装置电连接；

机械手臂，其与所述主控制装置电连接；以及

传感器装置，其与所述主控制装置电连接。

3.根据权利要求2所述的具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，所述水下摄像装置通过局域网与所述数据交换处理模块电连接，以将所述水下摄像装置采集的水下环境信息传输至所述数据交换处理模块。

4.根据权利要求1所述的具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，所述滤波模块通过差分线与所述主控制装置电连接。

5.根据权利要求4所述的具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，所述电力载波通信装置还包括：

线路驱动器，其与所述滤波模块电连接，其中，所述线路驱动器串联在所述差分线上。

6.根据权利要求1所述的具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，所述主控制装置包括微控制单元。

7.根据权利要求2所述的具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，所述水下摄像装置包括网络摄像机。

8.根据权利要求2所述的具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，所述传感器装置包括浊度计以及高度计。

9.根据权利要求1所述的具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，所述随行线缆的另一端与位于水上的电力载波通信装置连接。

10.根据权利要求1所述的具有电力载波通信装置的水下机器人，其特征在于，所述供电模块包括MP2122芯片和MP1541芯片；所述数据存储模块包括MX25L1606E芯片；所述数据交换处理模块包括KSZ8041NL芯片；线路驱动器包括ISL1571芯片。