CN218559100U - 一种用于水下机器人收放的通信浮标装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水下机器人收放的通信浮标装置，包括：浮力板；控制端，用于在水下机器人工作时远程进行操控；通讯模块，设于所述浮力板上，一方面用于与控制端进行无线通讯，接收控制端的控制信号控制水下机器人动作；另一方面通过有线通讯接收水下机器人的探测数据并将探测数据通过无线通讯传输给控制端；脐带缆，可自动收卷、兼具有线通讯功能，脐带缆一端连接所述浮力板并与浮力板上的通讯模块信号连接，另一端连接水下机器人并与水下机器人通讯连接；本实用新型能够实现控制端的无线通讯控制，同时能够有效避免散布在水中的线缆易发生缠绕现象使得机器人难以回收。

Description

一种用于水下机器人收放的通信浮标装置

技术领域

本实用新型涉及机器人通信控制技术领域，具体涉及一种用于水下机器人收放的通信浮标装置。

背景技术

目前，因为水下通讯困难的问题，所以水下机器人作业时，需要借助脐带缆。此类机器人为揽控机器人；其中，脐带缆的作用为：为水下机器人提供电力和传递上部模块的控制信号及水下机器人携带的传感器数据。

公告号为CN209241284U的专利说明书中个公开了一种缆控水下机器人布放回收装置，包括：遥控装置；布放装置，所述布放装置上设置锁止机构，所述锁止机构与遥控装置信号连接，所述遥控装置控制所述锁止机构的锁合和解锁以使机器人本体连接或脱离所述布放装置；及脐带缆组件，所述脐带缆组件一端穿过所述布放装置与所述机器人本体相连。所述布放装置为笼式结构，所述布放装置内设置有所述锁止机构，所述布放装置的一侧设置有布放口，所述机器人本体由所述布放口进入或脱出所述布放装置。

公告号为CN204568029U的专利说明书中个公开了一种水下无人缆控机器人，包括水上控制设备、脐带缆和机器人本体，所述机器人本体包括载体框架、浮力模块、浮游系统设备、爬行系统设备、观通设备、水下控制设备、耐压密封舱、传感器和作业机构；浮力模块安装在载体框架的上部，爬行系统设备安装在载体框架的两侧，观通设备安装在载体框架的前部、浮力模块的下部，耐压密封舱安装在载体框架的中部、浮力模块的正下方，作业机构安装在观通设备的下方，传感器和水下控制设备位于耐压密封舱中，脐带缆连接水上控制设备和水下控制设备；所述浮游系统设备包括四个垂直螺旋桨推进器和两个水平螺旋桨推进器，四个垂直螺旋桨推进器垂直安装在载体框架侧板内侧中上部，两个水平螺旋桨推进器对称安装在载体框架侧板的外侧。

上述方案由于水下机器人工作时位置和工作环境的不确定性，散布在水中的脐带缆易发生缠绕现象使得机器人难以回收；并且，在水下机器人工作前还需要工作人员把控制模块装置与脐带缆相连，再进行水下探测，过程十分繁冗，同时也浪费了脐带缆。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于水下机器人收放的通信浮标装置，能够实现控制端的无线通讯控制，同时有效避免散布在水中的线缆易发生缠绕现象使得机器人难以回收。

一种用于水下机器人收放的通信浮标装置，包括：

浮力板，使用时漂浮在水面；

控制端，独立于所述浮力板，用于在水下机器人工作时远程进行操控；

通讯模块，设于所述浮力板上，一方面用于与所述控制端进行无线通讯，接收控制端的控制信号并通过有线通讯将控制信号传输给水下机器人，控制水下机器人动作；另一方面通过有线通讯接收水下机器人的探测数据并将探测数据通过无线通讯传输给控制端；

脐带缆，可自动收卷、兼具有线通讯功能，所述脐带缆一端连接所述浮力板并与浮力板上的所述通讯模块信号连接，另一端连接水下机器人并与水下机器人通讯连接。

本方案中在工作时，控制端通过无线通讯的方式进行远程控制，节省了脐带缆，脐带缆与水下机器人通讯连接，当水下机器人的电机推进器所提供的拉力大于脐带缆收卷拉力时，脐带缆被拉出并保持拉伸状态；当水下机器人停止探测工作时，水下机器人关闭电力推进器停止提供拉力，脐带缆则会自动收卷，机器人被拉回水面，完成机器人的回收，避免了散布在水中的脐带缆易发生缠绕现象使得机器人难以回收。

作为优选，所述浮力板上设置有用于自动收卷所述脐带缆的收卷机构，所述收卷机构包括转轴，所述转轴上缠绕有收卷弹簧，所述脐带缆缠绕于所述收卷弹簧上，且脐带缆的一端与收卷弹簧的一端连接，工作时，所述水下机器人对脐带缆的拉力大于所述收卷弹簧对脐带缆的收卷拉力。

进一步优选，所述浮力板底部设置有壳体，所述收卷机构置于所述壳体内。

作为优选，所述壳体内设置有用于检测所述脐带缆被拉出壳体外长度的位移传感器。

脐带缆从外壳中被拉出并保持拉伸状态后，位移传感器检测到脐带缆被拉出的长度并将数据转换成电信号通过通讯模块传送至控制端；水面上的浮力板与水下机器人基本处于与水面垂直的状态，工作人员可通过通讯浮标的位置和位移传感器所采集到的脐带缆被拉出的长度来判断水下机器人的位置。

进一步优选，所述壳体由防水防腐材料制成，且呈扁平的圆柱状。

作为优选，所述通讯模块固定在浮力板中央，通讯模块包括通讯连接的电力猫和天线。

电力猫为电力线通讯调制解调器，使用起来方便快捷，在水面上的数据传输比线缆更方便，也节省了脐带缆的使用。

水下机器人可通过脐带缆向电力猫实时传送探测数据，电力猫再通过电力载波将数据传到控制端，以此来完成探测数据的回收，进一步减少了线缆的使用，提高了工作效率。相同地，控制端也可通过电力猫和脐带缆，对水下机器人下达指令。

作为优选，所述浮力板的中央设置有凹槽，所述通讯模块置于所述凹槽内。

作为优选，所述浮力板由防水防腐材料制成。

作为优选，所述收卷弹簧、转轴和位移传感器外涂有防水防腐材料，有利于保护设备。

一种水下机器人操控方法，使用上述的用通信浮标装置，操控方法为：

所述浮力板漂浮在水面上，当水下机器人进行水下探测时，由控制端通过无线通讯方式向通讯模块发送指令，通讯模块接收所述控制端的信号并通过脐带缆向水下机器人发送指令，控制水下机器人启动，水下机器人向水下运行过程中产生的拉力将脐带缆拉直；

在水下机器人运动过程中，脐带缆保持拉直状态，当水下机器人有水平方向位移时，浮力板可在水面漂移，使水面上的浮力板与水下机器人保持与水面垂直的状态，根据水面上浮力板的位置和脐带缆被拉出的长度来判断水下机器人的位置；

水下机器人通过脐带缆向通讯模块传输探测数据，通讯模块再通过无线通讯方式将数据传输到控制端，以此来完成探测数据的回收。

本实用新型的有益效果：

本实用新型利用可收缩脐带缆代替传统的脐带缆，解决了线缆易发生缠绕而使机器人无法回收的问题，也节省了脐带缆，用电力猫和天线代替脐带缆进行水面上的数据传输工作，也大大节省了线缆的使用，同时使装置使用起来更方便可行。

附图说明

图1为本实用新型通信浮标装置的结构示意图；

图2为本实用新型通信浮标装置的侧视图；

图中：1、浮力板；2、电力猫；3、天线；4、壳体；5、转轴；6、收卷弹簧；7、脐带缆；8、位移传感器。

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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和2所示，一种用于水下机器人收放的通信浮标装置，包括浮力板1，浮力板1中央具有一凹槽，凹槽内设置有通讯模块，本实施例中，通信模块采用通迅连接的电力猫2和天线3；电力猫2为电力线通讯调制解调器，使用起来方便快捷，在水面上的数据传输比线缆更方便，也节省了脐带缆的使用。水下机器人工作时，浮力板1大约有1/2浸没在水中。

浮力板1的底部设置有壳体4，壳体4内设置有转轴5，转轴4上缠绕有收卷弹簧6，弹簧上缠绕有脐带缆7；其中，收卷弹簧6采用发条(卷)弹簧，脐带缆7的内端部与收卷弹簧的外端部连接，正常状态下，收卷弹簧6呈卷曲状态，拉伸脐带缆7时，收卷弹簧6被拉至伸展状态，具有一定的回弹力；脐带缆7的内端部同时向外延伸并与电力猫2通讯连接。

壳体4上具有开口，用于脐带缆7的外端部伸出，脐带缆7的外端部从壳体4的开口伸出并与水下机器人通迅连接。脐带缆7的最大长度可根据水下机器人工作环境的涉水深度而提前设定。

通信浮标装置还包括控制端，控制端独立于浮力板1，用于在水下机器人工作时远程进行操控；

本实施例中，壳体4内设置有位移传感器8，位移传感器8用于检测脐带缆7被拉出外壳4的长度。

脐带缆7从外壳4中被拉出并保持拉伸状态后，位移传感器8检测到脐带缆7被拉出的长度并将数据转换成电信号通过电力猫2和天线3传送至控制端；水面上的浮力板1与水下机器人基本处于与水面垂直的状态，工作人员可通过通讯浮标的位置和位移传感器8所采集到的脐带缆7被拉出的长度来判断水下机器人的位置。

本实施例中，浮力板1和壳体4由防水防腐材料制成，且壳体4呈扁平的圆柱状。

本实施例中，弹簧6、转轴5和位移传感器8外涂有防水防腐材料，有利于保护设备。

当水下机器人进行水下探测时，首先由控制端通过电力猫2和脐带缆7对水下机器人传达指令，水下机器人的电机推进器启动，水下机器人对脐带缆7产生向下的拉力，当机器人产生的拉力大于外壳4内收卷弹簧6所提供的拉力时，脐带缆7从外壳4下方的出口拉出，水下机器人向水下运动。在水下机器人下降的同时，外壳4内的位移传感器8检测到脐带缆7被拉出的长度并将数据转换为电信号，通过电力猫2和天线3传送至控制端，控制端根据浮标的位置和脐带缆7被拉出的长度来判断水下机器人的位置。在水下机器人工作的整个过程中，脐带缆7时刻保持拉伸状态；操作者可以实时判断机器人的水下位置。水下机器人通过脐带缆7、电力猫2和天线3向控制端进行数据传输，控制端也随时向水下机器人传达指令。当水下机器人停止工作时，控制端控制机器人关闭电机推进器，此时，水下机器人随着可收缩脐带缆7的收缩而被回收。

需要强调的是，浮力板1的浮力、弹簧6的弹力与水下机器人自带的电机推进器所提供的力在机器人工作时使脐带缆7拉伸，而不会影响机器人自身的运动。

经过力的计算，浮力板1所能提供的浮力大于等于机器人对脐带缆7的拉力以及浮标本身重力之和。

一种水下机器人操控方法，具体为：

浮力板1漂浮在水面上，当水下机器人进行水下探测时，由控制端通过无线通讯方式向通讯模块发送指令，通讯模块接收控制端的信号并通过脐带缆7向水下机器人发送指令，控制水下机器人启动，水下机器人向水下运行过程中产生的拉力将脐带缆7拉直；

在水下机器人运动过程中，脐带缆7保持拉直状态，当水下机器人有水平方向位移时，浮力板1可在水面漂移，使水面上的浮力板1与水下机器人保持与水面垂直的状态，根据水面上浮力板1的位置和脐带缆7被拉出的长度来判断水下机器人的位置；

水下机器人通过脐带缆7向通讯模块传输探测数据，通讯模块再通过无线通讯方式将数据传输到控制端，以此来完成探测数据的回收。

水下机器人通过脐带缆7向电力猫2实时传送探测数据，电力猫2再通过电力载波将数据传到控制端，以此来完成探测数据的回收，进一步减少了脐带缆的使用，提高了工作效率。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于水下机器人收放的通信浮标装置，其特征在于，包括：

浮力板，使用时漂浮在水面；

控制端，独立于所述浮力板，用于在水下机器人工作时远程进行操控；

通讯模块，设于所述浮力板上，一方面用于与所述控制端进行无线通讯，接收控制端的控制信号并通过有线通讯将控制信号传输给水下机器人，控制水下机器人动作；另一方面通过有线通讯接收水下机器人的探测数据并将探测数据通过无线通讯传输给控制端；

脐带缆，可自动收卷、兼具有线通讯功能，所述脐带缆一端连接所述浮力板并与浮力板上的所述通讯模块信号连接，另一端连接水下机器人并与水下机器人通讯连接。

2.根据权利要求1所述的通信浮标装置，其特征在于，所述浮力板上设置有用于自动收卷所述脐带缆的收卷机构，所述收卷机构包括转轴，所述转轴上缠绕有收卷弹簧，所述脐带缆缠绕于所述收卷弹簧上，且脐带缆的一端与收卷弹簧的一端连接，工作时，所述水下机器人对脐带缆的拉力大于所述收卷弹簧对脐带缆的收卷拉力。

3.根据权利要求2所述的通信浮标装置，其特征在于，所述浮力板底部设置有壳体，所述收卷机构置于所述壳体内。

4.根据权利要求3所述的通信浮标装置，其特征在于，所述壳体内设置有用于检测所述脐带缆被拉出壳体外长度的位移传感器。

5.根据权利要求3或4所述的通信浮标装置，其特征在于，所述壳体由防水防腐材料制成，且呈扁平的圆柱状。

6.根据权利要求1所述的通信浮标装置，其特征在于，所述通讯模块固定在浮力板中央，通讯模块包括通讯连接的电力猫和天线。

7.根据权利要求1或6所述的通信浮标装置，其特征在于，所述浮力板的中央设置有凹槽，所述通讯模块置于所述凹槽内。

8.根据权利要求1所述的通信浮标装置，其特征在于，所述浮力板由防水防腐材料制成。

9.根据权利要求2所述的通信浮标装置，其特征在于，所述收卷弹簧和转轴外涂有防水防腐材料。

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