一种水下机器人基站以及水下机器人系统的制作方法

本发明涉及水下机器人技术领域，具体而言，涉及一种水下机器人基站以及水下机器人系统。

背景技术：

水下机器人(Remote Operated Vehicle，ROC)，也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作。随着人类活动逐渐拓展到海洋、江河等水环境中，水下机器人成为实现水下勘探、摄影和娱乐等功能的重要载体。

为了实现对水下机器人的控制，通常需要通过通讯线缆将水下机器人和处于水面上的基站连接起来。然后通过基站实现对水下机器人的控制。但是随着目前的作业需求，不仅仅是水上基站的操控人员需要获知水下机器人的工作状况，大多数时候需要远程服务器对水下机器人的工作情况具有实时的了解和控制，而目前的水上基站无法满足这一使用需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种水下机器人基站以及水下机器人系统，能够使得远程服务器实时从水上基站获取水下机器人的工作状况，并实时对水下机器人进行操控。

第一方面，本发明实施例提供了一种水下机器人基站，包括：基站主体；

所述基站主体上设置有无线通讯装置；

所述无线通讯装置与控制器连接；

所述基站主体用于通过通讯线缆和水下机器人连接；

所述控制器，用于通过所述无线通讯装置从外界接收控制指令，并基于所述通知指令，通过所述通讯线缆控制所述水下机器人作业；通过所述通讯线缆获取水下机器人所发送的作业信息，并通过所述无线通讯装置将所述作业信息向外界发送。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：所述无线通讯模块包括：第四代4G通信模块；

所述4G通信模块包括：4G电源模块、4G模块以及4G天线；

所述4G电源模块分别与所述控制器以及所述4G模块电连接；

所述4G天线与所述4G模块电连接；

所述控制器，具体用于在进入开机模式后，通过控制所述4G电源模块上电以启动所述4G模块，并在启动所述4G模块后，将所述作业信息传递给所述4G模块；接收所述4G模块发送的控制指令，基于所述控制指令向所述水下机器人发送操作命令。

所述4G模块，用于在接收到所述控制器发送的作业信息后，将所述作业信息按照4G通信协议进行打包，并打包后的所述作业信息通过4G天线发送给远程服务器；接收所述远程服务器发送的按照4G通信协议进行打包的控制指令，将所述控制指令进行解析并将所述控制指令传递给所述水下机器人。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：所述4G电源模块具体包括：电压转换器；

所述电压转换器的管脚1和管脚11接地；管脚9连接电容C37后接地；管脚6为信号输入端，用于连接控制器；管脚7和管脚8均连接铁氧体磁珠FB6；铁氧体磁珠FB6的另一端为电压输入端，用于连接电源；且管脚7和管脚8还连接有并联的电容C35和电容C36；电容C35和电容C36远离管脚7和管脚8的一端接地；管脚2连接电感L3的一端；电感L3的另一端与管脚3连接，并作为4G电源模块的电压输出端，用于连接4G模块的电源输入端。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：所述无线通讯模块包括：无线保真WiFi无线通讯模块

所述WiFi无线通讯模块包括：WiFi电源模块、WiFi模块以及WiFi天线；

所述WiFi电源模块分别与所述控制器以及所述WiFi模块电连接；

所述WiFi天线与所述WiFi模块电连接；

所述控制器，具体用于在进入开机模式后，通过控制所述WiFi电源模块上电以启动所述WiFi模块，并在启动所述WiFi模块后，将所述作业信息传递给所述WiFi模块；接收所述WiFi模块发送的控制指令，基于所述控制指令向所述水下机器人发送操作命令。

所述WiFi模块，用于在接收到所述控制器发送的作业信息后，将所述作业信息按照WiFi通信协议进行打包，并打包后的所述作业信息通过4G天线发送给远程服务器；接收所述远程服务器发送的按照WiFi通信协议进行打包的控制指令，将所述控制指令进行解析并将所述控制指令传递给所述水下机器人。

所述WiFi模块，用于在接收到所述控制器发送的作业信息后，将所述作业信息按照WiFi通信协议进行打包，并打包后的所述作业信息通过4G天线发送给远程服务器；接收所述远程服务器发送的按照WiFi通信协议进行打包的控制指令，将所述控制指令进行解析并将所述控制指令传递给所述水下机器人。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：所述WiFi电源模块包括：电压转换器；

所述电压转换器的管脚1和管脚2通过电感L4与管脚10连接，并与铁氧体磁珠FB7连接；铁氧体磁珠FB7的另一端作为WiFi电源模块的电压输入端，用于连接电源；管脚10还连接有电容C39；电容C39的另一端接地；管脚9作为WiFi电源模块的信号输入端，用于连接控制器；管脚11接地；管脚6连接电感C40；电感C40的另一端接地；管脚3和管脚4相互连接，并连接电阻R20；电阻R20的另一端连接管脚7，且作为WiFi电源模块的电压输出端，用于连接WiFi的电压输入端；电压输出端还连接有并联的电阻R11、电容C41、电容C42、电容C43、电容C44，电阻R11、电容C41、电容C42、电容C43、电容C44的另一端均接地。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：所述控制器还连接有电力载波通讯模块；

所述电力载波通讯模块包括：电力载波电源模块以及电力载波模块；

其中，控制器与所述电力载波电源模块；所述电力载波电源模块连接所述电力载波模块；

所述控制器用于通过所述电力载波通讯模块用于所述水下机器人通信。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中：所述控制器连接有：充电管理电路；

所述充电管理电路用于连接充电电源；

所述控制器，还用于通过所述充电管理电路对充电电源进行充电控制。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中：所述控制器还连接有指示灯电路；

所述控制器用于在不同的无线通讯模式下控制指示灯不同的灯光亮起。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中：所述控制器，还用于：

根据所述作业信息生成作业摘要信息，并将所述作业摘要信息通过所述无线通信模块发送至所述远程服务器；

所述作业摘要信息包括：图像摘要以及与所述图像摘要对应的描述信息。

第二方面，本发明实施例还提供一种水下机器人系统，包括：上述第一方面任意一项所述的水下机器人基站、水下机器人、远程服务器以及智能终端；其中；

所述水下机器人基站通过通讯电缆与所述水下机器人连接；

所述水下机器人基站分别与所述远程服务器和所述智能终端无线连接。

本发明实施例所提供的水下机器人基站以及水下机器人系统，包括了水下机器人基站，水下机器人基站包括：基站主体；所述基站主体上设置有无线通讯装置；所述无线通讯装置与控制器连接；所述基站主体用于通过通讯线缆和水下机器人连接；所述控制器，用于通过所述无线通讯装置从外界接收控制指令，并通过所述通讯线缆将所述控制指令传递给所述水下机器人；通过所述通讯线缆获取水下机器人所发送的作业信息，并通过所述无线通讯装置将所述作业信息向外界发送。在通讯过程中，水下机器人基站能够通过无线通讯装置与远程服务器和智能终端进行无线通讯，能够使得远程服务器实时从水上基站获取水下机器人的工作状况，并实时对水下机器人进行操控。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种水下机器人基站的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的水下机器人基站中，4G电源模块的具体电路结构；

图3示出了本发明实施例所提供的水下机器人基站中，WiFi电源模块的具体电路结构；

图4示出了本发明实施例所提供的另一种水下机器人基站的结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的一种水下机器人系统的结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的水下机器人基站的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前水下机器人基站无实现远程数据通信的功能，因此无法满足目前远程服务器实时获取水下机器人的工作状况并对水下机器人进行实时操控的使用需求。基于此，本发明提供的一种水下机器人基站以及水下机器人系统，能够使得远程服务器实时从水上基站获取水下机器人的工作状况，并实时对水下机器人进行操控。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种水下机器人基站进行详细介绍。

需要注意的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1所示，本发明实施例所提供的水下机器人基站包括：基站主体10；

所述基站主体10上设置有无线通讯装置20；

所述无线通讯装置20与控制器30连接；

所述基站主体10用于通过通讯线缆和水下机器人连接；

所述控制器30，用于通过所述无线通讯装置从外界接收控制指令，并基于所述通知指令，通过所述通讯线缆控制所述水下机器人作业；通过所述通讯线缆获取水下机器人所发送的作业信息，并通过所述无线通讯装置将所述作业信息向外界发送。

在具体实现的时候，基站主体10可以为目前的水上基站，或者母船。基站主体能够漂浮在水面上，并通过通讯线缆和水下机器人连接在一起。基站主体上设置有通讯线缆收放架，并能够通过该通讯电缆收放架实现水下机器人的收放控制，以控制水下机器人的下潜深度。

当控制器通过无线通讯装置向远程服务器发送该作业信息的时候，由于作业信息的数据量是非常大的，而由于作业数据中有很多的重复数据，因此还可以在将作业数据向远程服务器发送的时候，根据所述作业信息生成作业摘要信息，并将所述作业摘要信息通过所述无线通信模块发送至所述远程服务器；所述作业摘要信息包括：图像摘要以及与所述图像摘要对应的描述信息。

具体地，所生成的摘要信息可以按照一定的时间间隔或者图像帧间隔从水下机器人所获取的视频信息中抽取，获得对应的作业摘要信息。还可以对图像进行前期的分析，获得对应的描述信息，并将描述信息作为作业摘要信息的一部分。

参见图4所示：

无线通讯模块20包括：第四代通讯技术(4generation，4G)通信模块以及无线保真(WIreless-Fidelity，WiFi)无线通讯模块。

其中，4G通信模块包括：4G电源模块41、4G模块42以及4G天线43；

所述4G电源模块41分别与所述控制器30以及所述4G模块42电连接；

所述4G天线43与所述4G模块42电连接。

具体地，所述控制器，具体用于在进入开机模式后，通过控制所述4G电源模块上电以启动所述4G模块，并在启动所述4G模块后，将所述作业信息传递给所述4G模块；接收所述4G模块发送的控制指令，基于所述控制指令向所述水下机器人发送操作命令。

所述4G模块，用于在接收到所述控制器发送的作业信息后，将所述作业信息按照4G通信协议进行打包，并打包后的所述作业信息通过4G天线发送给远程服务器；接收所述远程服务器发送的按照4G通信协议进行打包的控制指令，将所述控制指令进行解析并将所述控制指令传递给所述水下机器人。

需要注意的是，4G通信模块实际上更加适合较远距离的通信。通过该4G通信模块，能够实现远程服务器与水上基站之间的通信，使得操控人员能够远程对水下机器人进行控制，并远程实时获取水下机器人的作业信息，例如探测图像、探测数据等。

参见图2所示，本发明实施例还提供一种4G电源模块的具体电路结构，包括：

电压转换器TPS62097；所述电压转换器TPS62097的管脚1和管脚11接地；管脚9连接电容C37后接地；管脚6为信号输入端，用于连接控制器；管脚7和管脚8均连接铁氧体磁珠FB6；铁氧体磁珠FB6的另一端为电压输入端，用于连接电源；且管脚7和管脚8还连接有并联的电容C35和电容C36；电容C35和电容C36远离管脚7和管脚8的一端接地；管脚2连接电感L3的一端；电感L3的另一端与管脚3连接，并作为4G电源模块的电压输出端，用于连接4G模块的电源输入端。

所述WiFi无线通讯模块包括：WiFi电源模块51、WiFi模块52以及WiFi天线53；

所述WiFi电源模块51分别与所述控制器30以及所述WiFi模块52电连接；

所述WiFi天线53与所述WiFi模块52电连接。

具体地，所述控制器，具体用于在进入开机模式后，通过控制所述WiFi电源模块上电以启动所述WiFi模块，并在启动所述WiFi模块后，将所述作业信息传递给所述WiFi模块；接收所述WiFi模块发送的控制指令，基于所述控制指令向所述水下机器人发送操作命令。

所述WiFi模块，用于在接收到所述控制器发送的作业信息后，将所述作业信息按照WiFi通信协议进行打包，并打包后的所述作业信息通过4G天线发送给远程服务器；接收所述远程服务器发送的按照WiFi通信协议进行打包的控制指令，将所述控制指令进行解析并将所述控制指令传递给所述水下机器人。

参见图3所示，本发明实施例还提供一种WiFi电源模块的具体电路结构，包括：电压转换器TPS61232；所述电压转换器TPS61232的管脚1和管家2通过电感L4与管脚10连接，并与铁氧体磁珠FB7连接；铁氧体磁珠FB7的另一端作为WiFi电源模块的电压输入端，用于连接电源；管脚10还连接有电容C39；电容C39的另一端接地；管脚9作为WiFi电源模块的信号输入端，用于连接控制器；管脚11接地；管脚6连接电感C40；电感C40的另一端接地；管脚3和管脚4相互连接，并连接电阻R20；电阻R20的另一端连接管脚7，且作为WiFi电源模块的电压输出端，用于连接WiFi的电压输入端；电压输出端还连接有并联的电阻R11、电容C41、电容C42、电容C43、电容C44，电阻R11、电容C41、电容C42、电容C43、电容C44的另一端均接地。

需要注意的是，WiFi通信模块较为适合较近距离的无线通信。通过该WiFi通信模块，能够实现水上基站与距离水上基站距离在一定范围之内的终端设备，例如智能手机、平板电脑等之间的通信，使得多操控人员能够近距离对水下机器人进行控制，并实时获取水下机器人的作业信息，例如探测图像、探测数据等。

另外，参见图4所示，本发明实施例所提供的水下机器人基站中，所述控制器还连接有电力载波通讯模块；

所述电力载波通讯模块包括：电力载波电源模块61以及电力载波模块62；

其中，控制器30与所述电力载波电源模块61；所述电力载波电源模块61连接所述电力载波模块62。

所述电力载波通讯模块用于和所述通讯电缆连接；

所述控制器用于通过所述电力载波通讯模块用于所述水下机器人通信。

在具体实现的时候，电力载波通讯模块实际上是与水下机器人之前的通讯模块，其实现了与水下机器人之间的有线通讯。

参见图4所示，控制器还连接有充电管理电路71。该充电管理电路用于连接充电电源；控制器用过充电管理电路对充电电源进行充电控制。

控制器还连接有按键电路81。该按键电路包括：第一按键电路和第二按键电路；当第一按键电路接通时，控制器控制4G电源模块上电，以驱动4G模块工作。

当第二按键电路接通时，控制器控制WiFi电源模块上电，以驱动WiFi模块工作。

参见图4所示，控制器还连接有指示灯电路91；控制器用于在不同的无线通讯模式下控制指示灯不同灯光亮起。例如：三种工作模式包括：远程无线通信模式、近程无线通信、无无线通信。

本发明所提供的水下机器人基站，包括：基站主体；所述基站主体上设置有无线通讯装置；所述无线通讯装置与控制器连接；所述基站主体用于通过通讯线缆和水下机器人连接；所述控制器，用于通过所述无线通讯装置从外界接收控制指令，并通过所述通讯线缆将所述控制指令传递给所述水下机器人；通过所述通讯线缆获取水下机器人所发送的作业信息，并通过所述无线通讯装置将所述作业信息向外界发送。在通讯过程中，水下机器人基站能够通过无线通讯装置与外界进行无线通讯，能够使得远程服务器实时从水上基站获取水下机器人的工作状况，并实时对水下机器人进行操控。

本发明实施例所提供的水下机器人基站在工作的时候，包括待机模式、唤醒模式、开机模式以及充电模式。参见图6所示，其工作过程如下：

S601：在待机状态下检测按键电路被触发时间是否到达预设时间。

在具体实现的时候，首先要对控制器上电。控制器上电后通过初始化配置进入低功耗待机状态。在待机模式下，无线通讯装置处于关闭状态，仅仅保留按键电路，此时系统的功耗较之正常工作状态大大降低。

控制器通过按键电路间接按键。用户通过按键触发处于待机状态的控制器启动，例如，控制器可以为STM32F103C8T6单片机，控制器在待机状态下，自身唤醒WKUP管脚的输入电平为低电平；当用户触发按键的时候，按键电路向控制器的WKUP管脚输出的电平信号由低电平信号转化为高电平信号，此时控制器进入唤醒状态；唤醒状态的控制器检测到WKUP管脚的输入电平由低电平转变为高电平时，控制器通过定时器精确定时，检测到高电平的输入时间到达预设时间，例如4秒时，进入开机模式。如果控制器在唤醒模式下，检测到高电平的输入时间小于预设时间时，则重新进入待机模式。

S602：在检测到按键电路被触发时间大于预设时间时，进入开机模式。

具体实现的时候，当单片机进入开机模式后，系统各个部分均能够正常工作，4G电源模块、WiFi电源模块以及电力载波电源模块被启动，能够分别为4G模块、WiFi模块以及电力载波模块供电。基站通过电力载波模块获取水下机器人传输的数据，

S603：在开机模式下，启动4G模块、WiFi模块以及电力载波模块工作。

在具体实现的时候，在4G模块、WiFi模块以及电力载波模块启动后，通过电力载波模块获取水下机器人所发送的作业信息，并通过4G模块或者WiFi模块，将作业数据传输给远程服务器；并通过4G模块或者WiFi模块，接收远程服务器所发送的控制指令，并通过电力载波模块将控制指令发送给水下机器人。

同时，控制器在处于唤醒模式、开机模式时，还会实时获取电量信息，并检测电量信息是否小于预设的电量阈值；如果检测到电量信息小于预设的电量阈值，则不论其处于唤醒模式还是处于开机模式下，都会进入休眠模式。具体地，控制器通过总线接口实时与电量计进行通信，实时读取电量信息。

另外，当控制器检测到充电时，无论出于待机模式还是出于开机模式，都会进入唤醒模式，在此唤醒模式下，控制器获取电量信息，并控制与当前电池电量对应的提示灯亮起；当检测到充电线断开时，自动进入待机模式，直至有用户触发。

通过上述控制，使得基站能够在不同的工作模式下工作，节省能量损耗，提高基站的续航时间。

参见图5所示，本发明还提供一种水下机器人系统，包括：如上述任意一个实施例所述的水下机器人基站100、水下机器人200、远程服务器300以及智能终端400；其中；

所述水下机器人基站100通过通讯电缆500与所述水下机器人200连接；

所述水下机器人基站100分别与所述远程服务器300和所述智能终端400无线连接。

本发明实施例所提供的水下机器人系统，包括了水下机器人基站，水下机器人基站包括：基站主体；所述基站主体上设置有无线通讯装置；所述无线通讯装置与控制器连接；所述基站主体用于通过通讯线缆和水下机器人连接；所述控制器，用于通过所述无线通讯装置从外界接收控制指令，并通过所述通讯线缆将所述控制指令传递给所述水下机器人；通过所述通讯线缆获取水下机器人所发送的作业信息，并通过所述无线通讯装置将所述作业信息向外界发送。在通讯过程中，水下机器人基站能够通过无线通讯装置与远程服务器和智能终端进行无线通讯，能够使得远程服务器实时从水上基站获取水下机器人的工作状况，并实时对水下机器人进行操控。

本发明实施例所提供的水下机器人以及水下机器人信息输入方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。