[发明专利]一种洋流漫游水下机器人

说明书

技术领域

本发明涉机器人控制领域，特别是涉及一种应用于洋流监测测试的长时间长距离探测的洋流漫游水下机器人。

背景技术

洋流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程，以及海洋上空的气候和天气的形成及变化，都有影响和制约的作用。故了解和掌握海流的规律、大尺度海-气相互作用和长时期的气候变化，对渔业、航运、排污和军事等都有重要意义。

大洋环境中洋流的水资源信息是一种直接关系到国家资源利用和国家发展的重要资源信息。如何获得足够丰富的洋流资源是一个现实难题，关键在于机器人能源的获取方式和机器人自主驱动特性和环境适应性等指标。

目前，国内对洋流监测开展了一定研究，但在机器人的能源获取和低温保护等方面存在不足。

中国实用新型专利ZL201120487416.2公开了“洋流监测系统搭载平台”，该平台提供了一种固定监测平台，没有考虑到能源的供给问题。

中国实用新型专利ZL201120492685.8公开了一种“洋流监测设备信号塔”，该平台能够实现洋流的监测，能源采用太阳能供电，但该平台始终处于洋流表面工作，无法进行下潜探测等功能，且系统供电方式单一，属于完全被动控制平台，无法实现自主驱动运行。

 

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种在洋流驱动发电和太阳能发电相结合的洋流漫游水下机器人，可实现长距离长时间自主运行测试的机器人,以满足洋流监测需要。

为达到上述目的，本发明的构思是：本发明采用采用潜水艇对称结构，能够比较好的适应水中工作环境，采用太阳能发电和洋流驱动电机发电相结合作为系统供能，采用高效直流无刷电机驱动螺旋桨叶配合导流桨叶机构作为机器人的内部驱动机构，采用了具有电机驱动和逆变功能的电路系统，可以实现机器人前后驱动的主动控制，并实现机器人在洋流驱动情况下采用逆变方式进行发电，采用远程卫星控制系统实现远程控制盒数据远程通讯功能；

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种洋流漫游水下机器人，包括一个潜水艇机器人机构内装有主控制系统、电源管理系统、太阳能电池、高性能蓄电池、姿态传感系统、任务传感系统、卫星定位通讯系统和沉浮系统，其特征在于：所述主控制系统与所述电源管理系统相连，完成系统供电和洋流驱动发电管理功能，所述主控制系统与所述姿态传感系统相连，获得机器人的当前姿态信息，所述主控制系统与所述任务传感系统相连，获得当前洋流的水质情况信息和机器人水深信息等，所述主控制系统与所述卫星定位通讯系统相连，实现全球卫星定位信息获取和卫星远程数据通讯和远程控制等功能，所述主控制系统与所述沉浮系统相连，实现机器人水深控制，所述太阳能电池与所述电源管理系统相连，实现太阳能发电，所述电源管理系统与所述高性能蓄电池相连实现系统电能存储与供给管理。

上述潜水艇机器人机构采用潜水艇对称结构配合中空螺旋桨机构和导流桨叶机构实现，完成机器人支架和本体外壳保护功能，内部安装和固定各种系统，该机构包外壳、内壳、导流翼、三个密封垫、桨叶、两个支撑架、轴承端盖、挡油环、四个密封圈、圆螺母、端盖、两个圆锥滚子轴承、四个支撑板、螺母、螺栓、两个安装板、两个动密封圈、导流片、封闭盖、电机壳、联轴器和轴，所述外壳与所述内壳之间采用密封垫实现内密封，所述封闭盖经所述密封圈，采用所述螺母、螺栓与所述外壳进行静密封并固定，所述封闭盖与所述内壳之间采用密封垫实现内密封，所述导流翼安装固定于所述外壳正上方尾部，所述导流片经两个所述动密封圈安装于所述内壳内，并与所述主控制系统相连，两个所述支撑架安装于所述内壳内部，所电机壳经所述密封垫固定于所述支撑架，所述直流无刷电机经所述联轴器与轴相连，并固定于所述支撑架，所述轴经所述挡油环和圆锥滚子轴承连接所述轴承端盖，所述轴另一端经圆锥滚子轴承连接所述联轴器，所述桨叶通过键销固定在所述轴上。

上述主控制系统的结构：一个微处理器经驱动隔离电路连接一个驱动逆变桥电路、连接一个电流检测电路、经位置传感电路连接直流无刷电机、连接电源管理系统、复位电路、接口转换电路、一个舵机和沉浮系统，所述检测电路同时与直流无刷电机和驱动逆变桥电路相连接，所述接口转换电路连接姿态传感系统、任务传感系统和卫星定位通讯系统，所述舵机与所述桨叶相连；所述主控制系统用于控制直流无刷电机，实现机器人的驱动和制动等控制，在洋流驱动条件下实现逆变发电控制；所述主控制系统通过控制所述舵机实现对所述桨叶的驱动，进而实现机器人的转向控制；所述主控制系统通过控制沉浮系统实现机器人的上升与下潜，进而控制机器人的水深。