本发明涉及水下机器人领域，尤其涉及一种信号中转装置及具有该信号中转装置的水下机器人。
背景技术：
水下机器人或水下无人机(也称水下的可移动装置)作为新兴的市场领域，在消费级及工业级领域的应用具有巨大的发展前景。针对实时控制的水下机器人，需要解决机器人机体与远程控制端的数据通讯问题，不同于空气介质存在大量成熟可靠的通讯手段，水下的信号传输目前主要依靠线缆传输。现有的传输模式基本为水下机器人机体通过有线连接水面信号中转装置、水面信号中转装置再通过无线方式与远程控制终端连接。而水面信号中转装置按照形式主要分为两大类：
(1)非浮漂类：此类装置无防水设计或无法跟随机器人漂浮于水面的同时转发信号，因此其受限于与水下机器人的线缆长度，线缆长度限制了水下机器人的活动范围，虽然更长的线缆可以解决这个问题，相对于更长的线缆容易不受控制且在水中缠绕。
(2)浮漂类：此类装置具有一定的防水能力，能够跟随水下无人机的移动而移动，同时能够保证与远程控制端较远的通信距离，从而扩大水下机器人的活动半径和使用。但目前现有的浮漂类信号中转装置，均为无动力设计，或无定位功能，由于水下机器人也无法在水下精确定位，因此均无法实现水下机器人的路径规划巡航，另当浮漂脱离视野范围无法观测位置时，会造成水下机器人回收的不便，甚至直接丢失。
另外，上述两种类型的装置均仅采用内置电池供电，限制了装置的使用时间。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可实时获取自身位置、自带动力单元、可实现定点漂浮、方便快速实现回收的信号中转装置以及一种包括该信号中转装置的水下机器人。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种信号中转装置，
包括安装单元、信号收发单元、动力单元和定位单元；
所述信号收发单元和动力单元被安装于所述安装单元；
所述信号收发单元可以接收来自第一外部单元的第一外部信号，并将所述第一外部信号发送至第二外部单元，以及，可以接收来自所述第二外部单元的第二外部信号，并将所述第二外部信号发送至所述第一外部单元；
所述动力单元用于驱动所述信号中转装置移动；
所述定位单元用于提供所述信号中转装置的位置信息。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述第一外部单元是位于水下的可移动装置，所述第二外部单元是用于控制所述可移动装置的远程控制端。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述安装单元包括腔体结构，所述信号收发单元、动力单元和定位单元中的一个或多个的部分或全部被安装在所述腔体结构内。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述腔体结构为防水结构。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，还包括能够将太阳能转化为电能的太阳能电池板。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述定位单元为gps或北斗或伽利略定位系统。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述定位单元通过所述信号收发单元发送所述信号中转装置的位置信息。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述动力单元包括螺旋驱动装置，所述螺旋驱动装置包括单螺旋桨和方向舵，其中所述单螺旋桨通过电机驱动，所述方向舵通过舵机或电机驱动。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述动力单元包括两个或两个以上对称分布的螺旋驱动装置，所述螺旋驱动装置包括螺旋桨，所述螺旋桨通过电机驱动。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述信号收发单元与远程控制端之间采用无线通讯，其中，所述无线通信为wifi、蓝牙、2.4ghz或5.8ghz通信频段。
作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述信号中转装置为适用于水下机器人的浮漂装置。
一种水下的可移动装置，包括水下的可移动装置本体，还包括上述任意一项所述的信号中转装置，所述水下的可移动装置本体与所述信号中转装置之间以有线通信或无线通信方式连接。
一种信号中转装置，
包括安装单元、信号收发单元和定位单元；
所述信号收发单元和定位单元被安装于所述安装单元；
所述信号收发单元可以接收来自第一外部单元的第一外部信号，并将所述第一外部信号发送至第二外部单元，以及，可以接收来自所述第二外部单元的第二外部信号，并将所述第二外部信号发送至所述第一外部单元；
所述定位单元用于提供所述信号中转装置的位置。
一种水下的可移动装置，包括水下的可移动装置本体，还包括前述的信号中转装置，所述水下的可移动装置本体与所述信号中转装置之间以有线通信或无线通信方式连接。
一种信号中转装置，
包括安装单元、信号收发单元和动力单元；
所述信号收发单元和动力单元被安装于所述安装单元；
所述信号收发单元可以接收来自第一外部单元的第一外部信号，并将所述第一外部信号发送至第二外部单元，以及，可以接收来自所述第二外部单元的第二外部信号，并将所述第二外部信号发送至所述第一外部单元；
所述动力单元用于提供所述信号中转装置移动所需的动力。
一种水下的可移动装置，包括水下的可移动装置本体，还包括前述的信号中转装置，所述水下的可移动装置本体与所述信号中转装置之间以有线通信或无线通信方式连接。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
(1)本发明的信号中转装置，自带定位单元，远程控制端可以通过信号收发单元，实时获取定位单元和该信号中转装置的位置，防止信号中转装置丢失；该装置自身设计有动力单元，可以配合自有的全球定位模块实现定点漂浮，规划或布局水下机器人的活动范围；当信号中转装置从视野丢失时，远程控制端发出指令，信号收发单元接受该指令并将定位单元的位置实时反馈给远程控制端，继而找到该信号中转装置，并控制其自动回原点，由于水下机器人与该信号中转装置之间的连接，进而方便快速实现水下机器人的回收；同时也可根据远程控制端的需求，例如通过发出指令给信号中转装置，信号中转装置接受指令后运动到指定位置，也间接的实现水下机器人水下巡航的路径规划；该装置经过防水及海水环境盐雾测试，可以可靠地在淡水或盐水环境使用。
(2)本发明的水下机器人，采用上述的信号中转装置，水下机器人本体与信号中转装置有线通信或无线通信方式连接，进而方便快速实现水下机器人的回收；同时也可根据远程控制端的需求，例如通过发出指令给信号中转装置，信号中转装置接受指令后运动到指定位置，间接的实现水下机器人水下巡航的路径规划。
附图说明
图1(a)是本发明实施例1的信号中转装置的结构示意图。
图1(b)是本发明实施例1的信号中转装置的动力单元安装示意图。
图2是本发明实施例2的水下机器人与远程控制端连接示意图。
图3是本发明实施例3的信号中转装置的结构示意图。
图4是本发明实施例4的信号中转装置的结构示意图。
图中各标号表示：
1、安装单元；2、信号收发单元；3、动力单元；301、螺旋驱动装置；31、单螺旋桨；311、螺旋桨；32、方向舵；4、定位单元；5、太阳能电池板；6、控制电路板；7、内置电池。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1(a)所示，本实施例的的信号中转装置，包括安装单元1、信号收发单元2、动力单元3和定位单元4；信号收发单元2和动力单元3安装于所述安装单元1上；信号收发单元2可以接收来自第一外部单元的第一外部信号，并将第一外部信号发送至第二外部单元，以及，可以接收来自第二外部单元的第二外部信号，并将第二外部信号发送至第一外部单元；
本实施例中，动力单元3用于驱动所述信号中转装置移动；定位单元4用于提供所述信号中转装置的位置。
本实施例中，具体的，第一外部单元是位于水下的可移动装置(例如无人控制装置，包括例如水下机器人)。第二外部单元是用于控制所述可移动装置(无人控制装置)的远程控制端。也就是说，该信号中转装置上的信号收发单元2接收来自水下的所述可移动装置(无人控制装置)(水下机器人)的第一外部信号，并将第一外部信号发送至远程控制端，以及，可以接收来自远程控制端的第二外部信号，并将第二外部信号发送至水下的所述可移动装置(无人控制装置)(水下机器人)。本实施例的信号中转装置为水下的所述可移动装置(无人控制装置)(水下机器人)的浮漂装置。
本实施例中，安装单元2包括腔体结构，该腔体结构为防水结构，便于在淡水或海水上使用。
信号收发单元2为信号收发天线，其设置在腔体结构的外部，可以远距离的与远程控制端可靠稳定通讯。
动力单元3为螺旋驱动装置，具体为单螺旋桨31和方向舵32，单螺旋桨31设于腔体结构的底部，方向舵32设于腔体结构的尾部。
作为另外一种形式，如图1(b)所示，显示的是动力单元安装在信号中转装置底部时的示意图，在这里，动力单元3包括2个或2个以上对称分布的螺旋驱动装置(301)，所述螺旋驱动装置包括螺旋桨(311)，所述螺旋驱动装置通过电机驱动。
定位单元4为gps或北斗或伽利略定位系统中的一种，具体本实施例采用gps。gps装于腔体结构内。
本实施例中，信号收发单元2与远程控制端之间采用无线通讯，具体的无线通信可以为wifi、蓝牙、2.4ghz或5.8ghz通信频段中的一种，本实施例采用2.4ghz通讯方式。
本实施例中，信号中转装置为水下机器人的浮漂装置，主要用于水下机器人与远程控制端的信号中转，将远程控制端的控制指令传递给水下机器人，同时能将水下机器人的视频和图像信号传递到远程控制终端。远程控制端主要包括一个控制器和一个显示屏，控制器给信号中转装置发送机器人控制指令，同时能够接收信号中转装置的数据，并将影音数据输出给显示屏，显示屏显示摄像信息。
该信号中转装置自带定位单元4，远程控制端可以通过信号收发单元2，实时获取定位单元4和该信号中转装置的位置，防止信号中转装置丢失。该装置自身设计有动力单元3，可以配合自有的定位单元4实现定点漂浮，规划或布局水下机器人的活动范围。当信号中转装置从视野丢失时，远程控制端发出指令，信号收发单元2接受该指令并将定位单元4的位置实时反馈给远程控制端，继而找到该信号中转装置，并控制其自动回原点，由于水下机器人与该信号中转装置之间(有线)连接，进而方便快速实现水下机器人的回收。同时也可根据远程控制端的需求(发出指令给信号中转装置)，信号中转装置接受指令后运动到指定位置，也间接的实现水下机器人水下巡航的路径规划；该装置经过防水及海水环境盐雾测试，可以可靠的在淡水或盐水环境使用。
本实施例中，安装单元1内设有内置电池7，信号中转装置还包括能够将太阳能转化为电能的光电转换单元。具体的，光电转换单元为太阳能电池板5。太阳能电池板5表面本身有一层防水防腐蚀透光材料，所以其与安装单元2相对位置有三种：作为安装单元2表面的一部分；固定在安装单元2表面；置于安装单元2内部，安装单元2表面需要透光。
本实施例中，太阳能电池板5安装于安装单元2的外表面。安装单元1内设有充电模块，太阳能电池板5收集能力并转化为电能，对信号中转装置进行供电，对其上的动力单元3进行供电。采用太阳能电池板5与内置电池7双重供电，延长该装置在水面的使用时间。
本实施例中，安装单元2(腔体结构)内设有用数据传输模块和控制电路板6，数据传输模块主要的将获得的远程控制端发送给水下机器人控制指令传输给水下机器人，同时能够将获得的水下机器人采集的数据，发送给并远程控制端。信号接收天线就是信号发送的工具(类似于线缆)。为此，数据传输模块、信号收发天线、内置电池7和定位单元4(gps)全部都需要与控制电路板6进行连接，形成控制电路。充电模块位于防水腔体1内并与控制电路板6连接。
本实施例中，安装单元2上还设有指示灯，其与充电模块连接，便于信号中转装置的夜间活动。
实施例2
如图2所示，本实施例的水下机器人，包括水下机器人本体，还包括上述实施例1的信号中转装置，水下机器人本体与信号中转装置之间以相互之间可通信的方式连接。
本实施例中，具体的，水下机器人本体8与防水腔体1之间为有线连接(除该实施例外，也可以采用无线连接)。采用有线电缆连接，实现由于水下机器人与该信号中转装置之间有线连接，即跟随浮漂模式，进而方便快速实现水下机器人的回收。同时也可根据远程控制端的需求，例如发出指令给信号中转装置，信号中转装置接受指令后运动到指定位置，间接的实现水下机器人水下巡航的路径规划。
实施例3
如图3所示，本实施例的一种信号中转装置，与实施例1基本相同，不同之处在于：
本实施例的信号中转装置包括安装单元1、信号收发单元2和定位单元4，信号收发单元2可以接收来自第一外部单元的第一外部信号，并将第一外部信号发送至第二外部单元，以及，可以接收来自第二外部单元的第二外部信号，并将第二外部信号发送至第一外部单元；定位单元4用于提供所述信号中转装置的位置，但不包括实施例1中的动力单元3。
通过设置定位单元4可以实时监控信号中转装置的位置，当信号中转装置从视野丢失时，远程控制端发出指令，信号收发单元2接受该指令并将定位单元4的位置实时反馈给远程控制端，继而找到该信号中转装置。
实施例4
如图4所示，本实施例的一种信号中转装置，与实施例1基本相同，不同之处在于：
本实施例的信号中转装置，包括安装单元1、信号收发单元2和动力单元3；信号收发单元2和动力单元3被安装于安装单元1；信号收发单元2可以接收来自第一外部单元的第一外部信号，并将第一外部信号发送至第二外部单元，以及，可以接收来自所述第二外部单元的第二外部信号，并将所述第二外部信号发送至第一外部单元；动力单元3用于提供所述信号中转装置移动所需的动力，但不包括实施例1中的定位单元4。
通过设置动力单元3，可根据远程控制端的需求，例如发出指令给信号中转装置，信号中转装置接受指令后运动到指定位。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。