一种水下无人船控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水下无人船控制系统，包括，密封零浮力的水下无人船和水上控制端，在水下无人船内设有控制器、驱动模块、探鱼模块和通信模块，驱动模块、探鱼模块和通信模块均与控制器相连，探鱼模块将探鱼结果发送至控制器，控制器利用通信模块上传至水上控制端，控制器将探鱼模块的探鱼结果通过通信模块上传至水上控制端，并接收水上控制端发来的控制命令，根据控制命令调节各模块之间的工作并利用驱动模块驱动水下无人船的航行方向。能够实现下潜钓鱼或捕鱼的功能，通过在无人船上设置探鱼模块，探测水下物体，同时又可以实现一定深度下潜，用探鱼模块实现水下图像采集，并且能够实现和岸边的远距离通信，实时回传水下图像信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水下机器人领域，具体地说，涉及一种水下无人船控制系统。
技术介绍
近年来机器人技术发展迅速，大量适用不同环境的无人设备如无人机，无人车，无人船等，但受到技术等因素的限制这些设备还没有广泛进入民用领域。以无人船为例，现有无人船多为军用，如完成侦查任务，远程攻击任务等。也有一些用于科研领域，比如海洋数据监测，实验样本采集等。在工业上用于一些水中设备的远程维护，工业开采等方面。民用方面的应用还很有限，目前除了作为娱乐用途的无人船之外，用于钓鱼的无人船在民用市场的需求越来越大，因此对于钓鱼无人船提出了越来越高的要求。目前市场上的一些钓鱼用无人船技术指标不高，功能单一，无法提供全面专业的钓鱼体验。并且与传统钓鱼相比区别不大，没有革命性的改变。现有钓鱼无人船的缺陷是无法获取详细准确的水下图像信息和无法实现有效深度的下潜。无人船之所以难以实现下潜，是由于无线电波在水中传输的衰减非常严重，因此通信问题很难解决成为限制无人船下潜的屏障。现有技术中虽然有一些可以下潜的水下无人设备，但都存在一些问题，不适合民用领域和垂钓领域。这是因为目前，现有水下机器人大多采用自治或者有缆控制模式。自治模式，多用在无缆机器人上，机器人按照事先设定或者根据不定时接收到的上位机指令进行水下作业，这样就不能实时地获取水下信息和控制机器人；而有缆模式，就是机器人通过与水面母船相连的脐带缆获得动力，并与母船上的上位机进行数据传输和人机交互，它可以实现对机器人的实时控制，但其活动受到脐带缆的制约，特别是复杂水下环境下容易造成缠绕事故，灵活性不够。由于上述的缺陷，急需要一种包含现有钓鱼无人船功能同时又可以实现一定深度下潜，并且能够实现和岸边的远距离通信，能实时回传水下图像信息的一种用于钓鱼领域的无人船。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能够控制无人船来代替钓鱼竿来完成集鱼、寻鱼、钓鱼，或者控制无人船来观察水下鱼群和水下环境。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：本专利技术的第一方面提出了一种水下无人船控制系统，包括，密封零浮力的水下无人船和水上控制端，在水下无人船内设有控制器、驱动模块、探鱼模块和通信模块，所述驱动模块、探鱼模块和通信模块均与控制器相连，所述探鱼模块将探鱼结果发送至控制器，控制器利用通信模块上传至水上控制端，所述控制器将探鱼模块的探鱼结果通过通信模块上传至水上控制端，并接收水上控制端发来的控制命令，根据控制命令调节各模块之间的工作并利用驱动模块驱动水下无人船的航行方向。优选地，在所述水下无人船上设有捕鱼/钓鱼装置；优选地，所述钓鱼装置顶端设有能够悬挂鱼钩的挂钩机构，所述挂钩机构上设有槽口，鱼钩上连有鱼线，通过槽口将部分鱼线固定，鱼咬住鱼钩时，鱼钩受到外力的作用能够脱离挂钩机构，进而利用鱼线将鱼收回。优选地，所述探鱼模块为声呐模块和/或图像采集模块，所述声呐模块用于探测水下环境、鱼群所在位置及深度，所述图像采集模块用于录制和拍摄水下图像，将所述鱼钩设置在图像采集模块前方；优选地，所述图像采集模块周围设置照明灯，所述照明灯能够根据周围水域的光照强度进行调节。再优选地，所述水下无人船上设有能够吸引鱼类的集鱼灯，所述集鱼灯与所述控制器相连；又优选地，所述水下无人船上设有与通信模块相连的电力载波线缆，电力载波线缆与通信模块的接头设置在水下无人船顶部的重心轴线处，通信模块通过电力载波线缆与水上控制端进行有线数据传输；更优选地，还包括一浮标，所述浮标内设有所述通信模块的至少天线部分、和/或GPS模块、和/或DDL图数一体传输模块，通过浮标与水上控制端进行无线数据传输，所述浮标与水下无人船之间通过一可收放的电缆连接；进一步优选地，所述驱动模块包括两个水平推进器和一个垂直推进器，所述两个水平推进器设置在水下无人船尾部两侧，所述垂直推进器设置在水下无人船重心之前；优选地，还包括与控制器相连的电压电流监测模块，所述电压电流监测单元监测到电压和/或电流出现异常时，向水上控制端发送报警信息，并控制无人船返航或切断电源静止悬停。优选地，还包括与控制器相连的定深航行模块，控制器接收到定深航行命令后，通过定深航行模块检测水下无人船的当前深度，并根据定深航行命令控制驱动模块控制水下无人船进行定深航行，其中，所述定深航行命令包括，保持当前深度航行或保持设定深度航行。本专利技术的第二方面提出了一种水下无人船控制系统，包括水下无人船和水上控制端，所述水上控制端包括，基站和用户控制终端，用户控制终端与基站无线连接，利用基站与水下无人船进行数据通信，所述用户控制终端将基站转发的水下无人船探测的生物信息或环境信息经过处理后进行显示，其中，所述用户控制终端将生物信息与数据库存储的信息进行比对，得出并显示对比结果，并根据对比结果利用所述用户控制终端向基站发送控制指令，所述基站将控制指令转发至水下无人船，所述水下无人船根据控制指令控制水下无人船执行相应动作。优选地，所述用户控制终端包括，移动终端和/或遥控器。优选地，所述移动终端包括CPU、显示模块、输入模块、存储模块和图像处理模块，其中：CPU与显示模块、输入模块存储模块和图像处理模块连接，并对这些模块进行控制；显示模块：用于显示收到的无人船的图像数据、声呐数据、GPS数据、航行数据和传感器信息；输入模块：用于将外部指令输入给CPU，所述输入模块可以是操纵杆、键盘、触摸屏、语音输入和手势输入中的一种或几种的组合；存储模块：用于存储收到的无人船的图像数据、声呐数据、GPS数据、航行数据和传感器信息或用户的输入信息或事先预存的无人船航行模式和自动航行信息；和/或存储用于与接收的图像数据/声呐数据的生物信息进行比对的数据库存储的信息，优选地，所述数据库存储的信息为鱼群数据库；图像处理模块：用于将无人船传来的声呐数据进行处理得出相应的模拟数据，并根据模拟数据绘制出声呐模块探测的水下环境的二维图像或三维图像；优选地，所述遥控器包括下列至少之一，航行摇杆、定深航行按键、一键下潜、一键上浮、一键返回、报警模块、拍照/摄像按键、寻鱼按键、集鱼按键。本专利技术的第三方面提出了一种水下无人船控制系统，包括，密封零浮力的水下无人船、基站和用户控制终端，水下无人船通过基站与用户控制终端连接，水下无人船包括控制器、驱动模块、寻鱼器、相机和捕鱼/钓鱼装置，控制器分别与驱动模块、寻鱼器、相机相连，捕鱼/钓鱼装置设置在水下无人船顶部和/或侧部和/或下部，所述寻鱼器和相机均可拆卸地设置在水下无人船上，优选地，捕鱼/钓鱼装置包括，捕鱼装置、钓鱼装置；所述钓鱼装置顶端设有能够悬挂鱼钩的挂钩机构，所述鱼钩设置在可拆卸相机的前方，所述挂钩机构上设有槽口，鱼钩上连有鱼线，通过槽口将部分鱼线固定，鱼咬住鱼钩时，鱼钩受到外力的作用能够脱离挂钩机构，进而利用鱼线将鱼收回。采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。利用本专利技术的技术方案能够实现下潜钓鱼的功能，并利用声呐模块探测水下物体，同时又可以实现一定深度下潜，通过在无人船上设置图像采集模块，实现水下图像采集，并且能够实现和岸边的远距离通信，实时回传水下图像信息。本专利技术的无人船可行驶在水面上，声呐模块探测到水下鱼群信息时，可进行下潜观本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下无人船控制系统，其特征在于，包括，密封零浮力的水下无人船和水上控制端，在水下无人船内设有控制器、驱动模块、探鱼模块和通信模块，所述驱动模块、探鱼模块和通信模块均与控制器相连，所述探鱼模块将探鱼结果发送至控制器，控制器利用通信模块上传至水上控制端，所述控制器将探鱼模块的探鱼结果通过通信模块上传至水上控制端，并接收水上控制端发来的控制命令，根据控制命令调节各模块之间的工作并利用驱动模块驱动水下无人船的航行方向。

【技术特征摘要】
1.一种水下无人船控制系统，其特征在于，包括，密封零浮力的水下无人船和水上控制端，在水下无人船内设有控制器、驱动模块、探鱼模块和通信模块，所述驱动模块、探鱼模块和通信模块均与控制器相连，所述探鱼模块将探鱼结果发送至控制器，控制器利用通信模块上传至水上控制端，所述控制器将探鱼模块的探鱼结果通过通信模块上传至水上控制端，并接收水上控制端发来的控制命令，根据控制命令调节各模块之间的工作并利用驱动模块驱动水下无人船的航行方向。2.根据权利要求1所述的水下无人船控制系统，其特征在于，在所述水下无人船上设有捕鱼/钓鱼装置。3.根据权利要求2所述的水下无人船控制系统，其特征在于，所述探鱼模块为声呐模块和/或图像采集模块，所述声呐模块用于探测水下环境、鱼群所在位置及深度，所述图像采集模块用于录制和拍摄水下图像，将所述鱼钩设置在图像采集模块前方所述图像采集模块周围设置照明灯，所述照明灯能够根据周围水域的光照强度进行调节。4.根据权利要求1或2所述的水下无人船控制系统，其特征在于，所述水下无人船上设有能够吸引鱼类的集鱼灯，所述集鱼灯与所述控制器相连。5.根据权利要求1或2所述的水下无人船控制系统，其特征在于，还包括一浮标，所述浮标内设有所述通信模块的至少天线部分、和/或GPS模块、和/或DDL图数一体传输模块，通过浮标与水上控制端进行无线数据传输，所述浮标与水下无人船之间通过一可收放的电缆连接。6.根据权利要求1或2所述的水下无人船控制系统，其特征在于，还包括与控制器相连的电压电流监测模块，所述电压电流监测单元监测到电压和/或电流出现异常时，向水上控制端发送报警信息，并控制无人船返航或切断电源静止悬停。7.根据权利要求1或2所述的水下无人船控制系统，其特征在于，还包括与控制器相连的定深航行模块，控制器接收到定深航行命令后，通过定深航行模块检测水下无人船的当前深度，并根据定深航行命令控制驱动模块控制水下无人船进行定深航行，其中，所述定深航行命令包括，保持当前深度航行或保持设定深度航行。8.一种水下无人船控制系统，包括水下无人船和水上控制端，其特征在于，所述水...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑卫锋，
申请(专利权)人：北京臻迪机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11