一种半潜溢油检测水下自治机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种半潜溢油检测水下自治机器人，其技术方案是：它包括脉冲氙灯(1)、侧扫声呐(2)、前端浮体(3)、垂直推进器(4)、控制系统(5)、北斗模块(6)、自锁舵机(7)、后端浮体(8)、压力传感器(9)、电池(10)、超声传感器(11)、光电倍增管(12)、透光板(13)、后推进器(14)、导流罩(15)。本实用新型外形采用流线水滴型设计，侧扫声呐置于机器人身体外部、尾部采用可进行360°旋转的双推进器、底部采用多个超声传感器，具有水阻力小、续航时间长、扫描图像清晰、可快速探寻障碍物、灵活性强、推进力大、控制方便、功耗小、造价低、隐蔽性好、安全性高等特点。
【专利说明】
一种半潜溢油检测水下自治机器人
技术领域
[0001]本实用新型属于海洋环境保护技术领域，特别涉及一种溢油检测机器人。【背景技术】
[0002]水下自治机器人(AUV)是一种理想的测量仪器平台，由于噪声辐射小，可以贴近要观测的对象，因而可以获取采用常规手段不能获取的高质量数据。加之造价低、隐蔽性好、 安全性高，使水下自治机器人正逐步成为海洋观测和探测的重要手段。现有水下机器人还存在:一是声呐大都隐藏在机器人身体内，对声呐扫描信号会产生遮挡，扫描图像干扰物多的问题；二是外形设计阻力大；三是现有水下机器人大都采用尾部单推进器推进，推进力小，航行速度慢，姿态控制困难;四是现有机器人防托底措施采用底扫雷达，功耗大，图像处理困难。【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是:提供一种半潜溢油检测水下自治机器人，可实现对海洋溢油污染区域水下污染状态的跟踪监测，且造价低、灵活性强、隐蔽性好、安全性高。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种半潜溢油检测水下自治机器人，它包括脉冲氙灯 (1)、侧扫声呐(2)、前端浮体(3)、垂直推进器(4)、控制系统(5)、北斗模块(6)、自锁舵机(7)、后端浮体(8)、压力传感器(9)、电池(10)、超声传感器(11)、光电倍增管(12)、透光板 (13)、后推进器(14)、导流罩(15);
[0005]所述脉冲氙灯(1)用于向待检测的水域发送脉冲波，脉冲波遇到半潜溢油后反射回来，所述光电倍增管(12)接收半潜溢油反射回来的脉冲波，并将接收到的脉冲波转换成电信号，发送给所述控制系统(5);
[0006]所述侧扫声呐(2)位于机器人前部上方，用于对周围环境进行探测，并将探测到的环境数据发送给所述控制系统(5)，为水下自治机器人回避障碍、规划路径提供海域信息；
[0007]所述前端浮体(3)位于机器人前部，与所述后端浮体(8)配合，在所述控制系统(5) 的控制下，完成机器人水下浮力平衡调节；
[0008]所述垂直推进器(4)与两个所述后推进器(14)在所述自锁舵机(7)的动力驱动下， 在所述控制系统(5)的控制下，使机器人快速完成前进后退、下潜上浮、俯仰、艏摇、横滚自由度动作；
[0009]所述控制系统(5)用于控制所述脉冲氙灯(1)发送脉冲波，接收所述光电倍增管 (12)发送的电信号;接收所述侧扫声呐(2)传送的环境数据;控制所述前端浮体(3)和后端浮体(8)配合完成水下浮力调节;控制所述自锁舵机(7)的动力输出；控制所述垂直推进器 (4)与两个所述后推进器(14)按照预定的行进路线和姿态进行动作，接收所述压力传感器(9)传送的水压信号;接收所述超声传感器(11)传送的与水底距离信号，达到预定与水底距离后，停止机器人下沉；
[0010]所述北斗模块(6)用于确定机器人的地理位置，并将位置信息适时发送所述控制系统(5)，以及发送给远端指挥操控人员；[〇〇11]所述压力传感器(9)用于采集机器人承受的水压，并将采集的水压信号发送给所述控制系统；
[0012]所述电池(10)用于机器人供电，安置在机器人下半部，降低机器人重心；
[0013]所述超声传感器(11)安装于机器人前端底部，用于实时检测机器人与水底的距离，并将监测到的与水底距离信号发送给所述控制模块(5)，防止机器人触底；
[0014]所述透光板(13)用于保护所述脉冲氙灯(1)、所述光电倍增管(12)，所述脉冲氙灯 (1)的脉冲波可穿透所述透光板(13)，经半潜溢油反射回来的脉冲波可穿透所述透光板 (13)至所述光电倍增管(12);
[0015]所述导流罩(15)采用半球形，并与机器人外壳呈流线水滴形，减少水阻力。
[0016]更进一步地，所述后推进器(14)可以绕所述自锁舵机(7)的动力输出轴进行360° 旋转，产生相应360°的推进力，完成矢量推进功能。
[0017]更进一步地，所述北斗模块(6)可通过北斗卫星通信系统短消息信道，远距离传输机器人地理位置信息和运行状态信息，指挥操控人员可通过北斗卫星通信系统短消息信道和所述北斗模块(6)实现远距离对机器人的跟踪控制。
[0018]更进一步地，所述控制系统(5)用于机器人运行状态自动监测，在运行路线偏差过大、遇到强水流、发生碰撞、预定时间内接收不到指挥操控人员的指令情况下，引导机器人在所述北斗模块(6)的指引下应急自动返航到预定地点。
[0019]更进一步地，所述超声传感器(11)为多个，分布在机器人正前方、底面的前部和后部，用于精准检测机器人与水底的距离，检测机器人正前方的山石障碍。
[0020]本实用新型的水下自治机器人器整体外形采用流线水滴型设计，水阻力小，有利于续航时间长;将前置侧扫声呐置于机器人身体外部，减少机器人本身对声呐扫描信号的遮挡，扫描图像清晰，处理方便，可快速探寻航行器水中环境及障碍物，进行路径规划以及蔽障;尾部采用可进行360°旋转的双推进器，机动灵活，可实现快速下潜和上浮，推进力大， 控制方便;底部采用两个超声传感器，功耗小，图像处理方面，反应迅速，可快速探测机器人与水底的距离，防止航行器托底;尾部采用压力传感器探测实时位置的压力信号，可计算出当前下潜深度，具有造价低、灵活性强、隐蔽性好、安全性高的特点。【附图说明】[0021 ]图1为本实用新型结构组成示意图；
[0022]图2为本实用新型后推进器结构示意图。
[0023]1 -脉冲氙灯、2-侧扫声呐、3-前端浮体、4-垂直推进器、5-控制系统、6-北斗模块、 7_自锁舵机、8-后端浮体、9-压力传感器、10电池、11 -超声传感器、12-光电倍增管、13-透光板、14-后推进器、15-导流罩【具体实施方式】[〇〇24]实施例1:参见图1、图2,一种半潜溢油检测水下自治机器人，重70KG，长180cm，续航时间100小时，最大航速4节/秒现。它包括:脉冲氙灯(1 )、侧扫声呐(2)、前端浮体(3 )、垂直推进器(4)、控制系统(5)、北斗模块(6)、自锁舵机(7)、后端浮体(8)、压力传感器(9)、电池(10)、超声传感器(11)、光电倍增管(12)、透光板(13)、后推进器(14)、导流罩(15)。
[0025]所述脉冲氙灯(1)用于向待检测的水域发送脉冲波，脉冲波遇到半潜溢油后反射回来，所述光电倍增管(12)接收半潜溢油反射回来的脉冲波，并将接收到的脉冲波转换成电信号，发送给所述控制系统(5)。
[0026]所述侧扫声呐(2)位于机器人前部上方，用于对周围环境进行探测，并将探测到的环境数据发送给所述控制系统(5)，为水下自治机器人回避障碍、规划路径提供海域信息；
[0027]所述前端浮体(3)位于机器人前部，与所述后端浮体(8)配合，在所述控制系统(5) 的控制下，完成机器人水下浮力平衡调节。
[0028]所述垂直推进器(4)与两个所述后推进器(14)在所述自锁舵机(7)的动力驱动下， 在所述控制系统(5)的控制下，使机器人快速完成前进后退、下潜上浮、俯仰、艏摇、横滚自由度动作;所述后推进器(14)可以绕所述自锁舵机(7)的动力输出轴进行360°旋转，产生相应360°的推进力，完成矢量推进功能。
[0029]所述控制系统(5)用于控制所述脉冲氙灯(1)发送脉冲波，接收所述光电倍增管(12)发送的电信号;接收所述侧扫声呐(2)传送的环境数据;控制所述前端浮体(3)和后端浮体(8)配合完成水下浮力调节;控制所述自锁舵机(7)的动力输出；控制所述垂直推进器 (4)与两个所述后推进器(14)按照预定的行进路线和姿态进行动作，接收所述压力传感器 (9)传送的水压信号，分析得到机器人入水深度;接收所述超声传感器(11)传送的与水底距离信号，达到预定与水底距离后，停止机器人下沉;所述控制系统(5)用于机器人运行状态自动监测，在运行路线偏差过大、遇到强水流、发生碰撞、预定时间内接收不到指挥操控人员的指令情况下，引导机器人在所述北斗模块(6)的指引下应急自动返航到预定地点。
[0030]所述北斗模块(6)用于确定机器人的地理位置，并将位置信息适时发送所述控制系统(5)，以及发送给远端指挥操控人员；所述北斗模块(6)可通过北斗卫星通信系统短消息信道，远距离传输机器人地理位置信息和运行状态信息，指挥操控人员可通过北斗卫星通信系统短消息信道和所述北斗模块(6)实现远距离对机器人的跟踪控制。
[0031]所述压力传感器(9)用于采集机器人承受的水压，并将采集的水压信号发送给所述控制系统。
[0032]所述电池(10)用于机器人供电，安置在机器人下半部，降低机器人重心。
[0033]所述超声传感器(11)所述超声传感器(11)为多个，分布在机器人正前方、底面的前部和后部，用于精准检测机器人与水底的距离，检测机器人正前方的山石障碍。
[0034]所述透光板(13)用于保护所述脉冲氙灯(1)、所述光电倍增管(12)，所述脉冲氙灯 (1)的脉冲波可穿透所述透光板(13)，经半潜溢油反射回来的脉冲波可穿透所述透光板(13)至所述光电倍增管(12)。
[0035]所述导流罩(15)采用半球形，并与机器人外壳呈流线水滴形，减少水阻力。
【主权项】
1.一种半潜溢油检测水下自治机器人，其特征在于:它包括脉冲氙灯(1)、侧扫声呐 (2)、前端浮体(3)、垂直推进器(4)、控制系统(5)、北斗模块(6)、自锁舵机(7)、后端浮体 (8)、压力传感器(9)、电池(10)、超声传感器(11)、光电倍增管(12)、透光板(13)、后推进器 (14)、导流罩(15);所述脉冲氙灯(1)用于向待检测的水域发送脉冲波，脉冲波遇到半潜溢油后反射回来， 所述光电倍增管(12)接收半潜溢油反射回来的脉冲波，并将接收到的脉冲波转换成电信 号，发送给所述控制系统(5);所述侧扫声呐(2)位于机器人前部上方，用于对周围环境进行探测，并将探测到的环境 数据发送给所述控制系统(5)，为水下自治机器人回避障碍、规划路径提供海域信息；所述前端浮体(3)位于机器人前部，与所述后端浮体(8)配合，在所述控制系统(5)的控 制下，完成机器人水下浮力平衡调节；所述垂直推进器(4)与两个所述后推进器(14)在所述自锁舵机(7)的动力驱动下，在所 述控制系统(5)的控制下，使机器人快速完成前进后退、下潜上浮、俯仰、艏摇、横滚自由度 动作；所述控制系统(5)用于控制所述脉冲氙灯(1)发送脉冲波，接收所述光电倍增管(12)发 送的电信号;接收所述侧扫声呐(2)传送的环境数据;控制所述前端浮体(3)和后端浮体(8) 配合完成水下浮力调节;控制所述自锁舵机(7)的动力输出；控制所述垂直推进器(4)与两 个所述后推进器(14)按照预定的行进路线和姿态进行动作，接收所述压力传感器(9)传送 的水压信号;接收所述超声传感器(11)传送的与水底距离信号，达到预定与水底距离后，停 止机器人下沉；所述北斗模块(6)用于确定机器人的地理位置，并将位置信息适时发送所述控制系统(5)，以及发送给远端指挥操控人员；所述压力传感器(9)用于采集机器人承受的水压，并将采集的水压信号发送给所述控 制系统；所述电池(10)用于机器人供电，安置在机器人下半部，降低机器人重心；所述超声传感器(11)安装于机器人前端底部，用于实时检测机器人与水底的距离，并 将监测到的与水底距离信号发送给所述控制模块(5)，防止机器人触底；所述透光板(13)用于保护所述脉冲氙灯(1)、所述光电倍增管(12)，所述脉冲氙灯(1) 的脉冲波可穿透所述透光板(13)，经半潜溢油反射回来的脉冲波可穿透所述透光板(13)至 所述光电倍增管(12);所述导流罩(15)采用半球形，并与机器人外壳呈流线水滴形，减少水阻力。2.如权利要求1所述一种半潜溢油检测水下自治机器人，其特征在于:所述后推进器 (14)可以绕所述自锁舵机(7)的动力输出轴进行360°旋转，产生相应360°的推进力，完成矢 量推进功能。3.如权利要求1所述一种半潜溢油检测水下自治机器人，其特征在于:所述北斗模块(6)可通过北斗卫星通信系统短消息信道，远距离传输机器人地理位置信息和运行状态信 息，指挥操控人员可通过北斗卫星通信系统短消息信道和所述北斗模块(6)实现远距离对 机器人的跟踪控制。4.如权利要求1所述一种半潜溢油检测水下自治机器人，其特征在于:所述控制系统(5)用于机器人运行状态自动监测，在运行路线偏差过大、遇到强水流、发生碰撞、预定时间 内接收不到指挥操控人员的指令情况下，引导机器人在所述北斗模块(6)的指引下应急自 动返航到预定地点。5.如权利要求1所述一种半潜溢油检测水下自治机器人，其特征在于:所述超声传感器 (11)为多个，分布在机器人正前方、底面的前部和后部，用于精准检测机器人与水底的距 离，检测机器人正前方的山石障碍。
【文档编号】B63G8/00GK205574245SQ201620241291
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】刘贵杰, 刘鹏, 王安忆, 穆为磊, 王新宝
【申请人】中国海洋大学