一种可扩展水下机器人的制作方法

本发明属于水下机器人技术领域，具体涉及一种可扩展水下机器人。

背景技术：

水下机器人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，水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发河流和搜救探险的重要工具。目前的水下机器人大部分是以电力为能源，正常工作水深在300米或300米以下，这类浅水器主要任务是检测和观察，目前由于电力能源系统技术的改善，小型水下机器人得到了快速发展，在容量、深度和性能方面得到了显著调高，目前小型水下机器人在水下娱乐、打捞救助、水产养殖、科学研究、大坝和水路及港口检测、城市地下管道检测、水下训练和航运及核设施检查、近海检查和观测任务等方面得到了广泛的应用

水下机器应用空间广泛，特别是近年来仿生水下机器人发展迅速。水下机器人在进行控制、信号传输时通常包括有缆和无缆两种传输方式，有缆机器人的航程会受到线缆长度的限制，而无缆机器人的航程则会受到电池容量的限制，并且由于无缆机器人的电池容量是固定不变的，其在航程的选择上容易收到电池容量的制约，使用灵活性较差，同时由于现有水下机器人的结构复杂、功能多样，能够更好的适应水下工作，但水下机器人在执行不同任务时需要利用的功能不同，此时某些无需使用的功能会造成电力的额外浪费，进一步降低了水下机器人的续航能力；另外，水下机器人在水下执行任务时，难免会被渔民捕获，造成信息丢失和菜场损失。因此，对现有水下机器人的功能、电力配给和防捕获性能上进行优化是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有水下机器人存在续航能力低、存在使用风险的问题，提供了一种可扩展水下机器人，通过利用扩展节将现有水下机器人的各个功能进行分离，使得工作人员能够根据实际需要选择不同的扩展节来实现水下工作，不仅能够提高使用灵活性，还能有效提高续航能力，为水下机器人的正常运行提供了保障。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可扩展水下机器人，包括至少两个安装节，所述安装节的后端均设置有连接组件，连接组件用于实现相邻两个安装节之间的相互连接，所述安装节分为基本节1和扩展节2，基本节1和扩展节2的内部均设置有控制箱，控制箱与检测模块4相连接，检测模块4固定设置在基本节1和扩展节2的外侧壁上。

所述基本节1包括节身外壳、微驱动器、微执行器、微传感器、微控制器和微型电机，所述扩展节2包括摄像扩展节、探测扩展节、手臂扩展节和电源扩展节。

所述基本节1和扩展节2的节身均为圆柱状结构，所述基本节1和扩展节2的节身前端均设置有突出的圆弧凸台，基本节1和扩展节2的节身后端均设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽的侧壁上固定设置有连接组件，连接组件与控制箱相连接。

所述连接组件采用电控锁销3，电控锁销3的末端设置电极，且所述电控锁销3的个数至少为两个。

所述圆弧凸台为半椭圆形结构，且所述圆弧凸台的侧壁上设置有与电控锁销3相匹配的锁销连接孔5，锁销连接孔5的内底部固定设置有电极。

所述连接组件采用弧形固定板6，弧形固定板6的中部直径大于两端的直径，且所述弧形固定板6中部内侧壁上设置有电极。

所述圆弧凸台为半椭圆形结构，且所述圆弧凸台的前端固定设置有与弧形固定板6相匹配的连接球7。

所述控制箱包括控制器、通信模块、蓄电池组、存储器和gps定位模块，蓄电池组与控制器相连接，控制器通过通信模块与控制终端相连接。

所述基本节1和扩展节2之间通过通信模块无线连接在一起。

所述通信模块包括信号发送模块和信号接收模块，信号发送模块和信号接收模块均采用无线通信模块。

所述检测模块4包括速度传感器和压力传感器，分别用于检测水下机器人的航行速度和入水深度。

所述水下机器人被渔网捕获的判定方法为：

s1、利用检测模块4感测水下机器人的入水深度和航行速度；

s2、当入水深度持续减小、前进速度持续减小时，判定水下机器人被渔网捕获；

s3、控制器发出指令，控制连接组件回缩，释放相连的基本节1和扩展节2，基本节1和扩展节2通过渔网孔进入水中；

s4、继续通过检测模块4感测水下机器人的入水深度和航行速度；

s5、当入水深度仍然持续减小时，判定水下机器人释放失败；

s6、对水下机器人进行定位，并通过控制器控制扩展节2弹出旋转刀片，割断渔网进入水中。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)通过利用扩展节将现有水下机器人的各个功能进行分离，使得工作人员能够根据实际需要选择不同的扩展节来实现水下工作，不仅能够提高使用灵活性，还能有效提高续航能力，为水下机器人的正常运行提供了保障；

2)通过采用电控锁销或球形连接器来实现基本节和扩展节之间的连接，便于拆卸安装和实际使用，还能有效降低水下机器人的被捕获风险。

附图说明

图1是本发明实施例1的背部结构示意图。

图2是本发明实施例1的正面结构示意图。

图3是本发明实施例2的背部结构示意图。

图4是本发明实施例2的正面结构示意图。

图5是本发明实施例1和实施例2的工作原理框图。

图6是本发明实施例1和实施例2的工作判定流程图。

附图序号及名称：基本节1、扩展节2、电控锁销3、检测模块4、锁销连接孔5、固定板6、连接球7。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

实施例1

如图1-2所示，本发明所述的一种可扩展水下机器人，包括至少两个安装节，所述安装节的后端均设置有连接组件，连接组件用于实现相邻两个安装节之间的相互连接，所述安装节的内部均设置有控制箱，控制箱与检测模块4相连接，检测模块4固定设置在安装节的外侧壁上。

所述安装节包括结构相同的基本节1和扩展节2，基本节1和扩展节2的节身均为圆柱状结构，基本节1和扩展节2的前端设置有突出的半椭圆形结构的圆弧凸台，突出的圆弧凸台和圆柱状节身结构能够有效减少前进阻力，从而降低电力消耗。值得注意的是，所述基本节1和扩展节2也可采用三棱锥或长方体结构，从而更好的实现微型水下机器人的组件元件容纳。

所述基本节1包括节身外壳、微驱动器、微执行器、微传感器、微控制器和微型电机，上述组件均为常规微型水下机器人的组成元件，本文中仅是将其外形结构改进为突出的圆弧凸台和圆柱状节身结构，从而减少前进阻力，降低电力消耗，由于现有微型水下机器人均具有上浮下沉、前进后退和转向功能，进而此处对此不再进行不再赘述。值得注意的是，所述基本节1的作用是带动扩展节2进行运动，扩展节2的作用是功能模块的加载和携带，因此，基本节1只具有基本水下机器人的上浮下沉、前进后退、转向、以及对航行速度和入水深度进行检测的功能。同时基本节1和扩展节2也可同时使用现有通过高分子材料制作而成的水下微型仿生机器人来进行实现，现有水下微型仿生机器人通过“人造肌肉”将电能转换成机械能，低电压即可驱动，具有体积小、成本低、无噪音、无电磁干扰等优点。

所述扩展节2包括摄像扩展节、探测扩展节、手臂扩展节和电源扩展节。所述摄像扩展节主要包括节身外壳、水下摄像机和控制箱，通过水下摄像机可以进行水下拍摄取景，并通过控制箱将拍摄资料发送至控制终端；所述探测扩展节主要包括节身外壳、不同类型的传感器和控制箱，通过传感器可以进行水下参数的测量，并通过控制箱将测得的参数数据发送至控制终端；所述手臂扩展节主要包括节身外壳、运动手臂和控制箱，通过运动手臂能够进行水下取样、援救和切割等操作；所述电源扩展节主要包括节身外壳、备用电池和控制箱，通过备用电池能够为其他安装节提供额外的电力补充，有助于提高续航能力。

所述基本节1和扩展节2的后端均设置有弧形凹槽，弧形凹槽的侧壁上固定设置有连接组件，连接组件与控制箱相连接。

所述连接组件采用电控锁销3，电控锁销3的末端设置电极，且所述电控锁销3的个数至少为两个，电控锁销3用于实现相邻两个基本节1、相邻两个扩展节2、相邻的基本节1和扩展节2之间的配合连接，能够保持在后的基本节1或者扩展节2的左右摇动。

所述基本节1和扩展节2的前端固定焊接设置有突出的半椭圆形结构的圆弧凸台，圆弧凸台的侧壁上设置有与电控锁销3相匹配的锁销连接孔5，所述锁销连接孔5的内底部固定设置有电极，该电级与电控锁销3末端的电极连接以实现相邻两个基本节1和扩展节2信号和电力传输。

如图5所示，所述控制箱包括控制器、通信模块、蓄电池组、存储器和gps定位模块，蓄电池组与控制器相连接，控制器通过通信模块与控制终端相连接，所述控制终端为船上或岸上上位机，也可采用移动终端，通过有线或者无线方式对基本节1和扩展节2进行配置；用户在控制终端中输入航程或者在地图中指定区域或者指定航线，并且指定执行任务，控制终端中的系统则自动给出基本节的数量以及扩展节的类型或数量，工作人员根据系统的匹配，将相应的基本节1和扩展节2连接，当然，也可以根据使用者的经验配置相应的基本节1和扩展节2，不必经系统匹配。例如，若进行远距离探测任务，可以根据系统自动匹配或者人工匹配一个基本节、一个探测扩展节、三个以上电源扩展节；若进行水下长时间拍摄任务，可以匹配一个基本节、一个摄影扩展节、三个以上电源扩展节。

所述电源扩展节用于为基本节1提供备用电力，值得注意的是，电源扩展节在使用时需要与基本节1通过连接组件相连接。

所述基本节1和扩展节2之间通过通信模块无线连接在一起，从而实现基本节1和扩展节2之间的数据传输。

所述通信模块包括信号发送模块和信号接收模块，信号发送模块和信号接收模块均采用无线通信模块。

所述检测模块4包括速度传感器和压力传感器，分别用于检测水下机器人的航行速度和入水深度。

如图6所示，所述水下机器人被渔网捕获的判定方法为：

s1、利用检测模块4感测水下机器人的入水深度和航行速度；

s2、当入水深度持续减小、前进速度持续减小时，判定水下机器人被渔网捕获；

s3、控制器发出指令，控制连接组件回缩，释放相连的基本节1和扩展节2，基本节1和扩展节2通过渔网孔进入水中，此时基本节1可选择回返，基本节2利用通信模块将采集信息发送至控制终端，在航行深度和水域深度允许的情况下，所述基本节1和扩展节2均可在释放逃脱后选择回收或自毁；

s4、继续通过检测模块4感测水下机器人的入水深度和航行速度；

s5、当入水深度仍然持续减小时，判定水下机器人释放失败；

s6、对水下机器人进行定位，并通过控制器控制扩展节2弹出旋转刀片，割断渔网进入水中。

实施例2

在实施例1的基础上，实施例2与实施例1的区别之处在于：所述连接组件采用弧形固定板6，弧形固定板6的中部直径大于两端的直径，且所述弧形固定板6中部内侧壁上设置有电极，电极用于实现与连接球3进行连接以实现信号和电力传输，所述弧形固定板6采用弹性板结构，弧形固定板6个数为两个，用于实现对连接球7的夹持固定。

所述基本节1和扩展节2的前端固定焊接设置有突出的半椭圆形结构的圆弧凸台，圆弧凸台的前端固定设置有与弧形固定板6相匹配的连接球7，通过采用固定板6和连接球7的连接方式，使得后续基本节1和扩展节2能够自由转动，提高了水下工作的灵活性。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理。