[发明专利]水下机器人海洋搜索系统

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人，尤其是涉及一种操作简单、功能健全以及适应环境能力强的水下机器人海洋搜索系统。

背景技术

我国的水下机器人研发进展巨大。近年来，水下机器人在水下搜救、海底探测、海洋搜索等方面发挥着巨大的作用。它可以替代潜水员进入到恶劣的、不适于人类生存的水下环境中进行高强度、大负荷的探测和搜集作业。

当前，水下机器人的模态主要有爬行、吸附和浮游。爬行由于速度过慢，无法实现大面积的搜索；吸附对壁面的凹凸程度以及材质要求高，适应能力弱；浮游模态在搜索过程中发挥极大的作用，但当发现搜索目标时，仅靠浮游模态是无法很好的实现探测和搜集作业。

遥控水下机器人主要依靠操作人员在甲班上远程控制，给水下机器人具体的行为指令；自治水下机器人则根据预先设置的指令进行自主的搜索任务。这两种水下机器人各有优缺点。

目前，水下机器人大部分都是针对短时间的浅海作业，所以其能源的提供都是由预先准备好的普通蓄电池供电。但是，大部分的海洋搜索作业都需花费大量的时间，因此给水下机器人供电的来源和方式也决定了水下机器人持续工作时间的长短。

发明内容

本发明的目的是为了克服普通蓄电池供电有限、单模态水下机器人功能局限性的缺陷，提供一种能够在浮游模态和爬行模态自由切换以及拥有无限能源的水下机器人海洋搜索系统。

本发明设有水面控制系统、水下中继控制系统和水下控制系统；

所述水面控制系统设有能源采集子系统、显示子系统、指令控制子系统；所述水下控制系统设有水下机器人、各种水下传感器模块、视频采集模块、水下摄像机模块和动力驱动模块；

所述能源采集子系统的输出端分别与指令控制子系统的输入端、显示子系统的输入端和水下中继控制系统的输入端连接，指令控制子系统的输出端与水下中继控制系统的输入端连接，水下中继控制系统分别与各种水下传感器模块、视频采集模块、水下摄像机模块和动力驱动模块相连接，动力驱动模块的输出端与水下机器人相连接，水下中继控制系统的输出端与显示子系统的输入端连接。

水下控制系统将各个数据采集模块采集到的数据发送给水下中继控制系统，水下中继控制系统负责采集水下控制系统采集到的多路数据，并将该数据向水面控制系统传送，其作用是减少水面控制系统对水下控制系统的影响；水面控制系统显示水下中继控制系统反馈过来的数据，甲板上的操作人员通过传送过来的视频数据可以实时观察海底状况，并且可以根据实际情况通过系统界面给水下中继系统发送具体的操作指令，使其控制水下控制系统执行对应的行为指令。

能源采集子系统通过固定在水面甲板上的光伏板接收太阳能辐射，将太阳能储存在与光伏板相连接的太阳能蓄电池中，为整个水下机器人海洋搜索系统提供充足的能源。由于整个系统可应用于长时间的海洋搜索作业中，因此能源采集系统会根据当前太阳能蓄电池电量情况对这个系统的运行状态做出改变；当能量过低，这个系统进入休眠模式，节约能源的消耗，等待太阳能蓄电池电量达到一定程度后才转入正常工作模式。整个系统的工作模式都会以指示灯的形式加以显示，并且在控制界面中也以文字的形式进行提示。

显示子系统将水下中继控制系统收集到的来自水下控制系统的多路数据通过图文以及视频的形式进行显示，水下传感器采集的数据以曲线的形式显示，对曲线进行数学分析后以文字的形式加以说明，对摄像头采集的实时视频进行实时播放，以便操作人员实时观察水下机器人作业情况。

指令控制子系统是甲板上的操作人员直接输入控制指令，将指令传送给水下中继控制系统，再由中继控制系统传送给水下控制系统，水下控制系统分析控制指令，使水下机器人执行具体操作。

所述太阳能蓄电池可采用铅酸免维护蓄电池，其具有免维护特性以及对环境污染少的特点。

所述水下中继控制系统主要作为一个中继，减少水面控制系统的电缆对水下控制系统运动的干扰。水下中继控制系统与水面控制系统之间用重量大的铠缆相连接，水下中继控制系统与水下控制系统用重量轻的系缆相连接。水下中继控制系统有多个接口，用于接收来自水下控制系统采集到的水下传感器数据和视频和图像信息以及将该多路信息传送给水面控制系统。