CN213109738U - 一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，包括水下机器人、电浮标装置、上位机平台，水下机器人工作在水下用于收集水下相关数据，并将数据传递给漂浮于水面的电浮标装置，通过电浮标装置进行数据的收发、传输，所述水下机器人呈胶囊状结构，用于承载较大水压，所述水下机器人中部两侧设有用于实现动力推进和转向的螺旋桨，所述水下机器人前后两层防水外壳中部设有连接层，该连接层包括两个连接卡口，每个连接卡口用于固定一个数据传输线缆，两条数据传输线缆的一端固定在连接卡口处，另一端连接所述电浮标装置。本实用新型电浮标装置作为信息中转平台，解决了水下机器人在水下工作过程中难以通过无线方式进行通讯的问题。
Description
技术领域
本申请涉及水下机器人设备领域，具体涉及一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置。
背景技术
水下机器人在工作过程中存在信号传输困难的问题，无线电信号在水下的传输在实验过程中仅适合在水深<2m的水域，当水深超出阈值时水下机器人无法实现数据传输并接受相关的上位机平台指令。针对这一问题，采用电浮标作为数据中转装置，同时采用电浮标进行水下机器人的投放和回收并进行水下机器人的能源补给。
现如今水域探测协同装置主要为无人船与浮标装置的协同装置，无人船构成动态网络其数据通过4G链路传输效率较低且工作范围有限，为此需要浮标构成静态网络通过WiFi链路与上位机平台进行数据交互和收发，由此一来构成了一张协同工作网，提高了效率。
水下机器人的水下通信在通信领域一般通过线缆或专用的射频网络实现，后者成本和技术难度较高，采用线缆实现数据及信号传输是成本低，性能可靠，安全系数最高的方式。
发明内容
本实用新型提供了一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，通过浮标装置用于停放、释放和回收水下机器人，接收水下机器人采集的信号并将水下机器人传输的信号通过WiFi链路的模式传送给陆地基站。
本申请是通过以下技术方案实现的：
一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，包括水下机器人、电浮标装置、上位机平台，水下机器人工作在水下用于收集水下相关数据，并将数据传递给漂浮于水面的电浮标装置，通过电浮标装置进行数据的收发、传输，所述水下机器人呈胶囊状结构，用于承载较大水压，所述水下机器人中部两侧设有用于实现动力推进和转向的螺旋桨，所述水下机器人前后两层防水外壳中部设有连接层，该连接层包括两个连接卡口，每个连接卡口用于固定一个数据传输线缆，两条数据传输线缆的一端固定在连接卡口处，另一端连接所述电浮标装置，所述电浮标装置呈半球状结构，所述半球状结构的顶层为一塑料透明外壳，该塑料透明外壳用于保护太阳能电池板，该太阳能电池板用于实现电浮标装置、水下机器人的电能供应，所述半球状结构的顶层下方为一防水外壳保护层，所述半球状结构的底层设有一底板，该底板上安装有舱门，所述底板外侧设有一线圈整理器，打开舱门即可实现水下机器人的投放、回收，所述防水外壳保护层包括两层为层是上层保护层、下层保护层，所述上层保护层中设有主控制器、GPS卫星定位模块、电路结构、线缆线圈，所述下层保护层用于停放水下机器人。
进一步，所述上位机平台对水下机器人的运动实现整体控制，所述上位机平台设定巡航终点并唤醒所述水下机器人开始执行工作。
进一步，所述上位机平台的信号通过陆地基站传送给所述电浮标装置，所述信号包括终点信号、唤醒信号，所述电浮标装置接收到信号并经过处理后传送给所述水下机器人，所述水下机器人通电被唤醒，同时电浮标装置底层的的底板的舱门打开，所述水下机器人进入水中开始工作。
进一步，所述水下机器人中包含深度计、惯性导航装置，能够定点定深度进行有规律运动，安装水下超声波传感器，同时在该过程中还能自动避开水下障碍。
进一步，所述水下机器人的定位通过惯性导航实现，惯性导航通过测量角加速度，通过积分运算获取当前位置信息，惯性导航的数据传输至所述主控制器中，并与GPS的数据进行叠加，叠加后所得到的数据即为当前水下机器人所处位置，所述上位机平台通过WiFi链路已将终点信息传输给电浮标装置，所述电浮标装置的主控制器对两者数据进行比对分析即可判断所述水下机器人工作是否达到终点，若达到终点即重新设定终点，终点为所述电浮标装置自身位置，所述水下机器人返航。
进一步，所述水下机器人返航过程中，线缆由电浮标装置中的线圈整理器反向缠绕线圈进行回收，回收速度小于水下机器人航行速度避免缠绕，在水下机器人到达电浮标装置下方水域时，水下机器人进入休眠状态，由于在水中受到浮力的影响会平衡重力，因此回收过程对线缆的延展性要求不大，回收后底部舱门关闭，工作完成。
进一步，所述太阳能电池板采用并网式发电功能对电浮标装置进行电能补充。
进一步，所述水下机器人与电浮标装置通过线缆连接，其中一根线缆能实现能量传输，以确保所述水下机器人的正常运转。
进一步，所述线缆为ROV线缆。
本实用新型存在如下有益效果：
(1)以电浮标装置作为信息中转平台，解决了水下机器人在水下工作过程中难以通过无线方式进行通讯的问题；
(2)电浮标装置上搭载太阳能电池板进行能量补充；
(3)水下机器人采用惯性导航方式与电浮标装置中GPS模块的位置参数进行叠加，确定水下机器人的定位；
(4)电浮标装置中专门设计水下机器人停放平台，避免长时间浸泡在水下对水下机器人造成损害；
(5)采用线缆连接水下机器人和电浮标装置，该连接方式经济实惠，又能实现数据实时传输和能量补充，提高续航能力和寿命，最重要的是通过线缆实现水下机器人的释放与回收，确保了安全性。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为本实用新型中水下机器人的整体结构示意图。
图中各符号代表：电浮标装置1；太阳能电池板11；塑料透明外壳12；上层保护层13；下层保护层14；线圈整理器15；ROV线缆16；舱门17；水下机器人2；螺旋桨21；连接层22；连接卡口23。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，包括电浮标装置1、水下机器人2、上位机平台，电浮标装置1呈半球状结构，半球状结构的顶层为一塑料透明外壳 12，该塑料透明外壳12用于保护太阳能电池板11，太阳能电池板11 采用并网式发电功能对电浮标装置1进行电能补充。该太阳能电池板11用于实现电浮标装置1、水下机器人2的电能供应，半球状结构的顶层下方为一防水外壳保护层，半球状结构的底层设有一底板，该底板上安装有舱门17，底板外侧设有一线圈整理器15，打开舱门17即可实现水下机器人2的投放、回收，防水外壳保护层包括两层为上层保护层13、下层保护层14，上层保护层13中设有主控制器、GPS卫星定位模块、电路结构、线缆线圈，下层保护层14用于停放水下机器人。
上位机平台对水下机器人2的运动实现整体控制，上位机平台设定巡航终点并唤醒水下机器人2开始执行工作。上位机平台的信号通过陆地基站传送给电浮标装置1，信号包括终点信号、唤醒信号，电浮标装置1接收到信号并经过处理后传送给所述水下机器人2，水下机器人2通电被唤醒，同时电浮标装置1底层的的底板的舱门17打开，水下机器人2进入水中开始工作。
如图2所示，水下机器人2工作在水下用于收集水下相关数据，并将数据传递给漂浮于水面的电浮标装置1，通过电浮标装置1进行数据的收发、传输，水下机器人2呈胶囊状结构，用于承载较大水压，水下机器人2中部两侧设有用于实现动力推进和转向的螺旋桨21，水下机器人2前后两层防水外壳中部设有连接层22，该连接层22包括两个连接卡口23，每个连接卡口23用于固定一个数据传输线缆，两条数据传输线缆的一端固定在连接卡口23处，另一端连接电浮标装置1。
水下机器人2中包含深度计、惯性导航装置，能够定点定深度进行有规律运动，安装水下超声波传感器，同时在该过程中还能自动避开水下障碍。水下机器人2的定位通过惯性导航实现，惯性导航通过测量角加速度，通过积分运算获取当前位置信息，惯性导航的数据传输至主控制器中，并与GPS的数据进行叠加，叠加后所得到的数据即为当前水下机器人所处位置，上位机平台通过WiFi链路已将终点信息传输给电浮标装置1，电浮标装置1的主控制器对两者数据进行比对分析即可判断所述水下机器人2工作是否达到终点，若达到终点即重新设定终点，终点为电浮标装置1自身位置，水下机器人1返航。
水下机器人2返航过程中，线缆由电浮标装置1中的线圈整理器 15反向缠绕线圈进行回收，回收速度小于水下机器人2航行速度避免缠绕，在水下机器人2到达电浮标装置1下方水域时，水下机器人 2进入休眠状态，由于在水中受到浮力的影响会平衡重力，因此回收过程对线缆的延展性要求不大，回收后底部舱门关闭，工作完成。水下机器人2与电浮标装置1通过线缆连接，其中一根线缆能实现能量传输，以确保所述水下机器人2的正常运转，线缆为ROV线缆16。
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 (9)
1.一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，其特征在于，包括水下机器人、电浮标装置、上位机平台，水下机器人工作在水下用于收集水下相关数据，并将数据传递给漂浮于水面的电浮标装置，通过电浮标装置进行数据的收发、传输，所述水下机器人呈胶囊状结构，用于承载水压，所述水下机器人中部两侧设有用于实现动力推进和转向的螺旋桨，所述水下机器人前后两层防水外壳中部设有连接层，该连接层包括两个连接卡口，每个连接卡口用于固定一个数据传输线缆，两条数据传输线缆的一端固定在连接卡口处，另一端连接所述电浮标装置，所述电浮标装置呈半球状结构，所述半球状结构的顶层为一塑料透明外壳，该塑料透明外壳用于保护太阳能电池板，该太阳能电池板用于实现电浮标装置、水下机器人的电能供应，所述半球状结构的顶层下方为一防水外壳保护层，所述半球状结构的底层设有一底板，该底板上安装有舱门，所述底板外侧设有一线圈整理器，打开舱门即可实现水下机器人的投放、回收，所述防水外壳保护层包括两层，分别为上层保护层、下层保护层，所述上层保护层中设有主控制器、GPS卫星定位模块、电路结构、线缆线圈，所述下层保护层用于停放水下机器人。
2.根据权利要求1所述的一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，其特征在于，所述上位机平台对水下机器人的运动实现整体控制，所述上位机平台设定巡航终点并唤醒所述水下机器人开始执行工作。
3.根据权利要求1所述的一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，其特征在于，所述上位机平台的信号通过陆地基站传送给所述电浮标装置，所述信号包括终点信号、唤醒信号，所述电浮标装置接收到信号并经过处理后传送给所述水下机器人，所述水下机器人通电被唤醒，同时电浮标装置底层的底板的舱门打开，所述水下机器人进入水中开始工作。
4.根据权利要求1所述的一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，其特征在于，所述水下机器人中包含深度计、惯性导航装置，能够定点定深度进行有规律运动，安装水下超声波传感器，同时在该过程中还能自动避开水下障碍。
5.根据权利要求1所述的一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，其特征在于，所述水下机器人的定位通过惯性导航实现，惯性导航通过测量角加速度，通过积分运算获取当前位置信息，惯性导航的数据传输至所述主控制器中，并与GPS的数据进行叠加，叠加后所得到的数据即为当前水下机器人所处位置，所述上位机平台通过WiFi链路已将终点信息传输给电浮标装置，所述电浮标装置的主控制器对两者数据进行比对分析即可判断所述水下机器人工作是否达到终点，若达到终点即重新设定终点，终点为所述电浮标装置自身位置，所述水下机器人返航。
6.根据权利要求1所述的一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，其特征在于，所述水下机器人返航过程中，线缆由电浮标装置中的线圈整理器反向缠绕线圈进行回收，回收速度小于水下机器人航行速度避免缠绕，在水下机器人到达电浮标装置下方水域时，水下机器人进入休眠状态，由于在水中受到浮力的影响会平衡重力，因此回收过程对线缆的延展性要求不大，回收后底部舱门关闭，工作完成。
7.根据权利要求1所述的一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，其特征在于，所述太阳能电池板采用并网式发电功能对电浮标装置进行电能补充。
8.根据权利要求1所述的一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，其特征在于，所述水下机器人与电浮标装置通过线缆连接，其中一根线缆能实现能量传输，以确保所述水下机器人的正常运转。
9.根据权利要求1、6或8所述的一种搭载水下机器人的水上中转浮标装置，其特征在于，所述线缆为ROV线缆。
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