CN213566410U - 一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统 - Google Patents

一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统 Download PDF

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马金虎
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Abstract

本实用新型属于信息与自动控制类领域，尤其是一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统，包括无人机机体和水下机器人机体，所述水下机器人机体的上部具有密封的无人机收纳盒，无人机收纳盒的顶部为可开闭供无人机机体进出的收纳盒舱门；所述无人机收纳盒中设有为无人机机体充电的无线充电模块；所述水下机器人机体上具有防污摄像头。本实用新型通过水下机器人载送无人机进行侦察，减少了无人机不必要的飞行距离，增加了续航能力，同时水下机器人与无人机对侦察目标的双重确定能够有效减少探测目标错误的机率。

Description

一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统
技术领域
本实用新型属于信息与自动控制类领域，尤其涉及一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统。
背景技术
无人机与水下机器人是目前应用前景非常广泛的工具，往往被用于航拍与侦察等用途，二者编队也常用来进行检测和巡逻等。
当前非陆区域侦察主要依靠无人机或无人船，但无人机和无人船的侦察范围不大，且续航能力较差，因此无法侦察较大的区域。本发明正是基于此问题，将智能水下机器人与无人机应用于侦察技术。
如公开号CN204507218U公开的一种搭载无人机的水上搜救设备，该实用新型的一种搭载无人机的水上搜救设备，包括无人船和无人机，所述的无人船上装有机箱，该机箱内放置有无人机，在无人机与无人船之间连接有电缆绳；所述无人机上还安装有搜寻机构，该搜寻机构包括2~4个云台，云台中的摄像机可在竖直平面和水平面内进行360°转动。本实用新型提高了无人机的续航能力，利用无人机的悬空特点，从高处对无人船附近水域进行全方位观测，减少观测盲区，有助于水上搜寻任务的快速完成。该系统突出研究了无人机对水域的侦察方案，但侦察范围仅仅局限于水面及以下表层，这大大降低了水域侦察的效果。
如公开号CN202863762U公开的一种灭蚊用仿生无人机，该实用新型在机身的前方安装螺旋桨推进器、在机身的右侧安装右机翼、右太阳能电池和右高频率超声波发射装置，在机身的左侧安装左机翼、左太阳能电池和左高频率超声波发射装置，在机身的前半部安装动力输出轴、电动机、右控制器、左控制器、导电线、储能电池；在机身的后半部安装高频率超声波回声声纳、回声定位系统、回声定位发射天线、无线遥控导航系统、无线遥控导航接收天线、导电线，在机身的尾部安装有尾翼。在地面上安装蚊子信息计算机处理中心、分析及储存系统和灭蚊侦察指挥中心、在中心的上面安装灭蚊侦察指令发射天线。另安装无线遥控导航发射天线、计算机系统和信息储存系统。该无人机系统虽然可以较好地完成对蚊子可能出现的水域的侦察及对蚊虫的捕杀工作，但续航能力得不到保证。
因此，发明一款侦察范围大且续航能力高的侦察系统十分之必要，本发明正是为了弥补现有的无人设备水域侦察方案的不足，添加了水下机器人单元并在机身上配备了可为无人机充电的收纳盒，从而大大提升了无人机的续航能力，水下机器人也可以填补无人机无法侦察水下世界的空白。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有无人设备在水域侦察工作中续航能力差，侦察范围小的问题。本发明提供了一种利用水下机器人和无人机协同侦察水域的侦察系统，水下机器人可以为处在非工作状态的无人机提供充电服务，并可携带无人机进行水下侦察工作，当系统需要进行水面侦察时，水下机器人便适时浮出水面，打开收纳盒放出无人机并下潜隐藏在水下可接收信号的范围内，无人机执行完任务后，可以利用GPS和信号接收装置判断水下机器人的位置并向其发送登载请求，请求通过后水下机器人在指定位置浮出水面，打开收纳盒接收无人机，收纳盒内部的挡板可以及时纠正无人机的停靠位置确保充电成功。本系统极大地扩大了侦察系统的侦察范围，并大大提升了系统的续航能力。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统，包括无人机机体和水下机器人机体，所述水下机器人机体的上部具有密封的无人机收纳盒，无人机收纳盒的顶部为可开闭供无人机机体进出的收纳盒舱门；
所述无人机收纳盒中设有为无人机机体充电的无线充电模块；
所述水下机器人机体上具有防污摄像头。
作为更进一步的优选方案，所述无人机机体包括无人机摄像头和无人机降落架，该无人机降落架为金属材质。
作为更进一步的优选方案，所述无人机收纳盒的底部设有用于固定无人机机体的电磁铁，电磁铁与无人机降落架相互磁性吸附。
作为更进一步的优选方案，所述无人机收纳盒中设有固定无人机机体及在迎接无人机机体停靠时为无人机机体矫正位置的无人机固定挡板，无人机收纳盒的内壁具有电机，可驱动无人机固定挡板活动。
作为更进一步的优选方案，所述水下机器人机体与无人机收纳盒之间为收纳盒支架内置线路。
本实用新型运用水下机器人的无线充电技术为无人机长时间的侦察工作提供了续航和稳定性支持。
本实用新型通过水下机器人载送无人机进行侦察，减少了无人机不必要的飞行距离，增加了续航能力，同时水下机器人与无人机对侦察目标的双重确定能够有效减少探测目标错误的机率。由于本系统是水下机器人与无人机在协同工作，因此能够探测的区域相比无人机单独工作时要大得多。
本实用新型旨在利用水下机器人、无人机等新兴技术提升侦查工作质量，增大侦察范围，延长侦察时间，减少人力成本，从而减少单次水域侦察成本，达到提高质量降低成本的目的。
附图说明
图1为本实用新型的正视图；
图2为本实用新型的俯视图；
图3为本实用新型的侧视图；
图中：1、防污摄像头，2、无人机机体，3、收纳盒舱门，4、无人机收纳盒，5、无人机固定挡板，6、无人机摄像头，7、无人机降落架，8、电磁铁，9、无线充电模块，10、收纳盒支架，11、水下机器人机体。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实用新型的一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统，是利用水下机器人和无人机技术实现对区域侦察效果的提升，本方案设计了一个基于水下机器人与无人机协同工作的侦察系统。水下机器人收纳盒底部的电磁铁通电可以产生吸力固定无人机，从而在工作中达到稳定的目的。收纳盒内部的无线充电装置可以在无人机停靠时为无人机无线充电从而提高续航能力。水下机器人的收纳盒设计有可自动向两侧滑动的舱门，当不需要装载无人机及已装载无人机时呈关闭状态，能够有效防尘防水。
具体包括无人机机体2和水下机器人机体11，所述水下机器人机体11的上部具有密封的无人机收纳盒4，无人机收纳盒4的顶部为可开闭供无人机机体2进出的收纳盒舱门3。
无人机收纳盒4中设有为无人机机体2充电的无线充电模块。
水下机器人机体11上具有防污摄像头1。水下机器人机体11为流线型结构，其尾部安装有一个螺旋桨作为前进推进器，左右各装有两个螺旋桨用来控制机器人的升降，且尾部螺旋桨可以左右摆动，以此来调节机器人的前进方向，机体中央是一个类圆柱体，内部配电池、通信、导航、控制等模块控制水下机器人正常工作。
无人机机体2包括无人机摄像头6和无人机降落架7，该无人机降落架7为金属材质。
无人机收纳盒4的底部设有用于固定无人机机体2的电磁铁8，电磁铁8与无人机降落架7相互磁性吸附。
无人机收纳盒4中设有固定无人机机体2及在迎接无人机机体2停靠时为无人机机体2矫正位置的无人机固定挡板5，无人机收纳盒4的内壁具有电机，可驱动无人机固定挡板5活动。
防污摄像头可确保水下机器人在能见度不高时清晰地探测水下情况。
无人机机体内含电池、通信、导航、控制等模块控制无人机正常飞行至目的地。
可开关收纳盒舱门只有在系统确定无人机已起飞或已停好时才会关闭，其作用为在水下机器人执行任务时确保盒内干燥。
无人机收纳盒，用来停放无人机。
电机及无人机固定挡板，其作用为固定无人机及在迎接无人机停靠时为无人机矫正位置。
无人机摄像头，在无人机执行侦察任务时记录侦察目标的情况。
无人机降落架，带有磁性，能够被电磁铁吸附，同时也含有无线充电感应模块，能够接收到水下机器人上充电模块的电力。
电磁铁，通过控制其通断电固定无人机使其在水下机器人行驶中牢固吸附在机器人上。
无线充电模块，能够在无人机停靠时启动，为无人机进行无线充电。
收纳盒支架，内含线缆，能够从水下机器人机体中输送电力和信号到收纳盒，确保收纳盒可以正常工作。
水下机器人机体，内含电池、通信、导航、控制等模块控制水下机器人正常工作。
水下机器人机体11与无人机收纳盒4之间为收纳盒支架10内置线路。
搭载无人机的水下机器人先由母舰释放，水下机器人和无人机内部的导航模块和通信模块指引水下机器人前往指定侦察地点，到达侦察地点后，水下机器人浮上水面，打开收纳盒舱门，内部挡板离开无人机为其起飞腾出空间，水下机器人向无人机发送起飞许可，无人机接收信号后，起飞开始侦察任务，待无人机升空至离水下机器人10米距离时向机器人发送升空完毕信号，机器人收到信号后关闭舱门并下潜。无人机在工作过程中实时向地面和水下机器人发送数据和信号，借此指引水下机器人免于离开信号覆盖范围，当侦察任务结束或无人机需要充电时，无人机向水下机器人发送请求登载信号，水下机器人收到信号后浮出水面并向无人机发送位置坐标，无人机接收坐标后飞至指定地点并降落，降落完成后无人机给水下机器人发送一个降落完成信号，水下机器人接收信号后启动挡板调整无人机降落位置，待无人机降落架吸附于收纳盒内部电磁铁时关闭舱门，若无人机电量低于一定值则向水下机器人发送请求充电信号，水下机器人接收信号并打开充电系统为无人机充电。
当侦察系统执行水下探测任务时，收纳盒舱门紧闭。水下机器人前方摄像头保持开启状态，收纳盒内部挡板紧贴无人机以确保其位置固定。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统，其特征在于：包括无人机机体（2）和水下机器人机体（11），所述水下机器人机体（11）的上部具有密封的无人机收纳盒（4），无人机收纳盒（4）的顶部为可开闭供无人机机体（2）进出的收纳盒舱门（3）；
所述无人机收纳盒（4）中设有为无人机机体（2）充电的无线充电模块（9）；
所述水下机器人机体（11）上具有防污摄像头（1）。
2.根据权利要求1所述的一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统，其特征在于：所述无人机机体（2）包括无人机摄像头（6）和无人机降落架（7），该无人机降落架（7）为金属材质。
3.根据权利要求2所述的一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统，其特征在于：所述无人机收纳盒（4）的底部设有用于固定无人机机体（2）的电磁铁（8），电磁铁（8）与无人机降落架（7）相互磁性吸附。
4.根据权利要求1或3所述的一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统，其特征在于：所述无人机收纳盒（4）中设有固定无人机机体（2）及在迎接无人机机体（2）停靠时为无人机机体（2）矫正位置的无人机固定挡板（5），无人机收纳盒（4）的内壁具有电机，可驱动无人机固定挡板（5）活动。
5.根据权利要求1所述的一种水下机器人与无人机协同区域侦察系统，其特征在于：所述水下机器人机体（11）与无人机收纳盒（4）之间为收纳盒支架（10）内置线路。
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