[发明专利]一种用于水下机器人教育和水下科学研究的平台

说明书

本发明提供了一种用于水下机器人教育和水下科学研究的平台，属于机器人教育技术领域，用于解决现有水下机器人形式及功能相对单一，难以满足用户创新能力培养和科研需求的技术问题。本平台包括用户通信模块和水下机器人，用户通信模块包括计算机设备、中继器和用户终端，计算机设备通过中继器实现对水下机器人运动控制、底层程序的下载和水下机器人所搭载摄像头组件、各类传感器信息的获取；水下机器人为模块化拼装式结构，水下机器人包括机器人主机、连接组件、动力模块和感知模块，动力模块和感知模块均与机器人主机可拆连接。本平台具有自由化程度高、开发程度广、各组成零件间通用性强等优点，能够满足不同用户教育学习和科学研究的需求。

技术领域

本发明属于机器人教育技术领域，涉及一种水下机器人教育平台，特别是一种用于水下机器人教育和水下科学研究的平台。

背景技术

机器人教育是指通过组装、搭建、运行机器人，激发学生学习兴趣、培养学生综合能力；通过人机结合，机器人辅助教学的方式，在组装、搭建、运行机器人过程中，调动学生主动性和积极性，让学生在创作过程中，对物理、数学、机械工程、计算机编程知识产生兴趣，有效锻炼思维逻辑性，解决问题的能力，动手能力，提高专注力，塑造空间思维与创造性，从而提升学生学习能力和未来竞争力。机器人教育综合了多种学科的知识和技能，注重创新意识和动手能力的培养，提升分析解决问题和探索创新的能力。

在我国，机器人教育起步较晚，但随着国家对机器人的重视逐步增强，机器人教育的发展速度也在逐步提高；由于未来的社会必定是向着自动化智能化发展，接触机器人是必然趋势，机器人教育定会越来越重要。现有教育机器人存在以下缺点：

1、现有教育机器人多为陆地及桌面类教育机器人且功能单一，在思维广度，知识覆盖面具有一定局限性。

2、现有水下教育和科研的机器人形式及功能相对单一，用户在结构和硬件可开发程度较低，自然也限制了用户创新创造的能力培养和科研需求。

3、教育机器人产品的类型需求很多，科学研究需要自由程度更高，可开发程度更广的机器人，因此需要研发各种不同形态的机器人来满足用户的心理预期，并且由于产品种类过多，不同机器人之间的零件也很难通用，对于用户来说会增加成本。

基于此，设计一种用于水下机器人教育和水下科学研究的可自定义平台。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种用于水下机器人教育和水下科学研究的平台，本发明要解决的技术问题是：如何设计一种自由化程度高、开发程度广、各组成零件间通用性强的水下教育机器人及其服务平台。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种用于水下机器人教育和水下科学研究的平台，包括用户通信模块和水下机器人，用户通信模块包括计算机设备、中继器和用户终端，用户终端包括操控器和手机，计算机设备通过中继器实现对水下机器人运动控制、底层程序的下载和水下机器人所搭载摄像头组件、各类传感器信息的获取；水下机器人为模块化拼装式结构，水下机器人包括机器人主机、连接组件、动力模块和感知模块，动力模块和感知模块均与机器人主机可拆连接，动力模块包括若干防水电机推进器，感知模块包括防水LED探照灯、防水摄像头组件、防水红外传感器和其他外部部件，其他外部部件如机械臂等。

水下机器人通过零浮力线缆与中继器有线联通，水下机器人上设置有与零浮力线缆连接的防水接头，有缆通信避免了机器人在水下wifi与蓝牙无法穿透水介质的通信问题，使用零浮力线缆也解决线缆对机器人在水下运动的较大干扰，当机器人在水面上运动时，即不存在wifi通信穿透水介质产生干扰的问题。通过专属操控器或手机实时控制机器人运动，以及操控端可接受经过机器人处理的高清图像和各类传感器采集的实时回传数据。

为满足模块拼装需要，对水下机器人的动力模块部分进行软件抽象，在程序中抽象出单独推进器矢量配置的方式，对实际ROV控制进行分层隔离。