[发明专利]一种海底步行机器人长期探测系统及其工作方法

摘要

本发明公开了一种海底步行机器人长期探测系统及其工作方法。本发明包括陆上固定基站、光电复合缆、海底固定基站和海底移动探测集群。陆上固定基站置于陆地上，由电源、工业控制计算机组成。海底固定基站置于海底并固定，由电压转换及信号传输模块、海底固定摄像系统、海底固定无线通讯模块和海底固定湿插拔接头母头组成。海底移动探测集群由n个水下步行机器人探测系统组成。水下步行机器人探测系统由水下步行机器人、惯性导航系统、湿插拔接头公头、无线通讯模块、摄像系统、声学多普勒流速剖面仪和温盐深仪组成。本发明结构简单、易实现，运行可靠，具有强的可扩展性。

主权项

1.一种海底步行机器人长期探测系统的工作方法，该工作方法分为两种模式：探测模式和探测、充电混合模式；其特征在于：当海底移动探测集群电能充足时，海底步行机器人长期探测系统工作在探测模式，其中所有的水下步行机器人探测系统工作在探测模式；当海底移动探测集群中有一个或多个水下步行机器人探测系统电能不足时，海底步行机器人长期探测系统工作在探测、充电混合模式，其中电能充足的水下步行机器人探测系统工作在探测模式，电能不足的水下步行机器人探测系统工作在充电模式；探测模式工作过程为：陆上固定基站中的工业控制计算机根据探测任务规划海底移动探测集群中各个水下步行机器人探测系统的水下步行机器人的行走路径，并生成控制指令；工业控制计算机通过光电复合缆将控制信号传递给海底固定基站中的电压转换及信号传输模块；电压转换及信号传输模块将接受的信号传输给海底固定无线通讯模块，海底固定无线通讯模块通过无线信号将控制指令传递给相应的水下步行机器人探测系统中的无线通讯模块，进而将信号传输给水下步行机器人；基于收到的控制指令，水下步行机器人在海底以一定路径行走，惯性导航系统、摄像系统、声学多普勒流速剖面仪和温盐深仪的探测数据不断传输给水下步行机器人进行储存；水下步行机器人通过无线通讯模块不断将惯性导航系统、声学多普勒流速剖面仪和温盐深仪的数据传递给海底固定无线通讯模块；海底固定无线通讯模块将数据传输给电压转换及信号传输模块，进一步通过光电复合缆将探测数据传输给陆上固定基站中的工业控制计算机；工业控制计算机接收探测数据并保存分析；探测、充电混合模式工作过程为：电能充足的水下步行机器人探测系统继续工作在探测模式，电能不足的水下步行机器人探测系统进入充电模式；电能不足的水下步行机器人探测系统通过无线通讯模块将充电请求信号发送给海底固定无线通讯模块，海底固定无线通讯模块将信号传输给电压转换及信号传输模块，进一步通过光电复合缆将信号传输给陆上固定基站中的工业控制计算机；陆上固定基站中的工业控制计算机为水下步行机器人规划回程路径，并生成控制指令，工业控制计算机通过光电复合缆将控制信号传递给海底固定基站中的电压转换及信号传输模块；电压转换及信号传输模块将接收的信号传输给海底固定无线通讯模块，海底固定无线通讯模块通过无线信号将控制指令传递给相应的水下步行机器人探测系统中的无线通讯模块，进而将信号传输给水下步行机器人；水下步行机器人根据接收到的信号行进，当水下步行机器人行进返回到海底固定基站旁边指定位置时，水下步行机器人停止行走，并控制湿插拔接头公头与海底固定湿插拔接头母头进行对接，对接完成后，陆上固定基站中的电源将电能通过光电复合缆、电压转换及信号传输模块、海底固定湿插拔接头母头和湿插拔接头公头不断传输给水下步行机器人，从而对水下步行机器人进行充电；充电过程中的水下步行机器人将储存的探测数据通过湿插拔接头公头、海底固定湿插拔接头母头、电压转换及信号传输模块和光电复合缆传输给陆上固定基站中的工业控制计算机，工业控制计算机将接收到的数据进行储存分析；当水下步行机器人充电完成后，水下步行机器人控制湿插拔接头公头与海底固定湿插拔接头母头分离，从而继续进入探测模式；该工作方法使用的探测系统，包括陆上固定基站、光电复合缆、海底固定基站和海底移动探测集群；其特征在于：陆上固定基站置于陆地上，由电源、工业控制计算机组成，电源与工业控制计算机连接为其提供电能；陆上固定基站和海底固定基站之间通过光电复合缆连接；海底固定基站置于海底并固定，由电压转换及信号传输模块、海底固定摄像系统、海底固定无线通讯模块和海底固定湿插拔接头母头组成；电压转换及信号传输模块与光电复合缆连接；海底固定摄像系统、海底固定无线通讯模块和海底固定湿插拔接头母头分别与电压转换及信号传输模块连接；海底移动探测集群由n个水下步行机器人探测系统组成，其中n大于等于1；水下步行机器人探测系统由水下步行机器人、惯性导航系统、湿插拔接头公头、无线通讯模块、摄像系统、声学多普勒流速剖面仪和温盐深仪组成；惯性导航系统、湿插拔接头公头、无线通讯模块、摄像系统、声学多普勒流速剖面仪和温盐深仪分别安装于水下步行机器人上；水下步行机器人为惯性导航系统、无线通讯模块、摄像系统、声学多普勒流速剖面仪和温盐深仪提供电能并与它们之间传递信号；无线通讯模块通过无线通讯方式与海底固定基站中的海底固定无线通讯模块进行通讯；各个水下步行机器人探测系统之间也可通过无线通讯模块互相通信。