用于水下机器人的智能浮标及其系统技术方案

本发明专利技术属于水下机器人技术领域，具体涉及一种用于水下机器人的智能浮标及其系统，旨在解决现有技术中水下机器人无法做到活动范围广且通信质量佳的问题。本发明专利技术提供的智能浮标，包括桅杆、浮体、密封舱体，桅杆固设于密封舱体上方，浮体滑动设置于桅杆，桅杆具有延伸出浮体外部的延伸端，延伸端长度可调；智能浮标还设置有通信定位装置，通信定位装置用于向外部设备接收/发送信息；智能浮标能够通过线缆与至少一个水下机器人通信连接，并在水下机器人的拖拽下运动。本发明专利技术的通信定位装置采用北斗和RF天线冗余配置，且浮心可调，使得水下机器人不用上浮到水面即可完成双向通信，既保证了水下机器人作业范围又保证了通信质量，可靠性强。

【技术实现步骤摘要】
用于水下机器人的智能浮标及其系统
本专利技术属于水下机器人
，具体涉及一种用于水下机器人的智能浮标及其系统。
技术介绍
水下机器人是指具有水下观察和作业能力的自动化装置，被广泛应用于水下搜索、海底勘探、海底打捞和救生等水下作业任务中。现有的水下机器人主要分为两大类：一类是有缆水下机器人，另一类是无缆自主水下机器人。无缆自主水下机器人具有无需母船跟随、活动范围广等优点，但由于其缺少通信线缆连接，主控端主要通过无线通信方式对其进行控制并接收其上报的状态信息，因此实时控制质量和数据传输质量受限，更重要的是由于无线通信方式导致无缆自主水下机器人必须上浮到水面才能完成通信，严重影响通信的便利性。有缆水下机器人通过通信线缆与主控端连接，保证了通信质量，克服了无缆水下机器人通信可靠性差、灵活性差的缺点，但是有缆水下机器人由于受到通信线缆的影响，活动范围有限，极大的限制了有缆水下机器人的适用范围。因此，为了克服有缆水下机器人和无缆自主水下机器人各自的缺点，既能保证水下机器人大范围作业又能保证通信的质量和便利性，研究可用于水下机器人控制与状态监测的智能系统具有重要的意义。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中水下机器人无法做到活动范围广且通信质量佳的问题，本专利技术提供了一种用于水下机器人的智能浮标，所述智能浮标包括桅杆、浮体、密封舱体，所述桅杆固设于所述密封舱体上方，所述浮体滑动设置于所述桅杆，所述桅杆具有延伸出所述浮体外部的延伸端，所述延伸端长度可调；所述智能浮标还设置有通信定位装置，所述通信定位装置用于向外部设备接收/发送信息；所述智能浮标能够通过线缆与至少一个水下机器人通信连接，并在水下机器人的拖拽下运动。在一些优选技术方案中，所述智能浮标还包括限位机构，所述限位机构用于调整所述智能浮标的浮心。在一些优选技术方案中，所述限位机构包括驱动装置和限位环；所述驱动装置设置于所述桅杆内部，所述限位环套设于所述桅杆并设置于所述浮体上方，所述限位环能够在所述驱动装置的驱动下沿所述桅杆长度方向移动。在一些优选技术方案中，所述桅杆背离所述密封舱体的一端设置有照明装置，所述照明装置能够依据光照强度释放光信号。在一些优选技术方案中，所述密封舱体的下部设置有配重块，所述配重块用于调整所述智能浮标重心。在一些优选技术方案中，所述桅杆延伸端设置有无线频射天线和北斗定位机构。在一些优选技术方案中，所述密封舱体内部设置有蓄电池，所述蓄电池与所述无线频射天线和所述北斗定位机构电性连接。在一些优选技术方案中，所述密封舱体包括圆柱形耐压壳体，所述圆柱形耐压壳体的两端通过半球形封头密封。在一些优选技术方案中，所述圆柱形耐压壳体的轴向与水下机器人移动方向同向。本专利技术另一方面提出了一种用于水下机器人的智能浮标系统，其包括，基站，安装于能够浮于水面或固定于地面的装置；上述技术方案中任一方案所述的智能浮标；以及至少一个水下机器人，所述水下机器人与所述智能浮标通过线缆通信连接，所述智能浮标能够在所述水下机器人的拖拽下运动；所述智能浮标与所述基站通过无线通讯模块通信连接，所述基站能够基于所述智能浮标与所述水下机器人通信连接。本专利技术的有益效果:本专利技术的北斗模块既可以通过北斗卫星定位得到智能浮标当前的位置信息，又可以通过北斗通信上报水下机器人的状态信息和接收控制指令进而下发给水下机器人，水下机器人不用上浮到水面即可完成双向通信，既能保证了水下机器人大范围作业又能保证通信的质量和便利性。本专利技术中RF天线也可以上报水下机器人的状态信息和接收控制指令进而下发给水下机器人，RF通信模块和北斗通信模块互为备份，冗余配置，极大地提高了智能浮标的可靠性。本专利技术中浮标立杆和浮标连接杆均为中空圆柱式轻质杆，浮力球为大体积中空球，增大了排水量，使智能浮标系统能直立的漂浮在水面，同时蓄电池安装在密封舱体的下方，两个密度较大的黄铜配重块也对称安装在密封舱体的最下方，降低了整个浮标系统的重心，挺高了稳定性，使其不易倾翻。本专利技术的浮心可自动调节，通过限位机构调节本专利技术的浮心进而调整桅杆浮出水面的高度，以改善通信信号，提高本专利技术智能浮标的稳定性，满足通信任务需求。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术一种实施例的用于水下机器人的智能浮标整体结构示意图；图2为本专利技术一种实施例中密封舱体的结构示意图；图3为本专利技术一种实施例中限位机构的结构示意图；图4为本专利技术一种实施例的用于水下机器人的智能浮标系统整体结构示意图。附图标记列表：1-浮标立杆；2-浮标连接杆；3-浮体；4-限位机构；5-北斗；6-指示灯；7-指示灯安装板；8-指示灯安装座；9-指示灯连接套筒；10-RF天线；11-RF天线固定座；12-RF天线固定卡环；13-密封舱体；14-密封舱上端盖；15-密封舱下端盖；16-大容量电池；17-小容量电池；18-北斗通信电路板；19-RF电路板；20-浮标上卡环；21-浮标下卡环；22-配重块；23-北斗电路板安装板；24-RF电路板安装板；25-拉杆；26-开关；27-航插；28-密封盖；41-直流电机；42-丝杠；43-磁性限位环；44-磁性移动块；100-智能浮标，200-基站，300-水下机器人。具体实施方式为使本专利技术的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。本专利技术的一种于水下机器人的智能浮标，包括，所述智能浮标包括桅杆、浮体、密封舱体，所述桅杆固设于所述密封舱体上方，所述浮体滑动设置于所述桅杆，所述桅杆具有延伸出所述浮体外部的延伸端，所述延伸端长度可调；所述智能浮标还设置有通信定位装置，所述通信定位装置用于向外部设备接收/发送信息；所述智能浮标能够通过线缆与至少一个水下机器人通信连接，并在水下机器人的拖拽下运动。为了更清晰地对本专利技术用于水下机器人的智能浮标进行说明，下面结合附图对本专利技术一种优选实施例进行展开详述。首先说明一下本专利技术的浮体：本专利技术智能浮标用于深海释放，智能浮标上的浮体自身具有正浮力，在水中如果不对其约束，则有上浮趋势。作为本专利技术的一个优选实施例，本专利技术用于水下机器人的智能浮标如图1所示，包括桅杆、浮体3、密封舱体13，桅杆固设于密封舱体13上方，浮体3滑动设置于桅杆，桅杆具有延伸出浮体3外部的延伸端，延伸端长度可调；本专利技术的智能浮标还设置有通信定位装置，通信定位装置用于向外部设备接收/发送信息；本专利技术的智能浮标能够通过线缆与至少一个水下机器人通信连接，并能够在水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水下机器人的智能浮标，其特征在于，所述智能浮标包括桅杆、浮体、密封舱体，所述桅杆固设于所述密封舱体上方，所述浮体滑动设置于所述桅杆，所述桅杆具有延伸出所述浮体外部的延伸端，所述延伸端长度可调；/n所述智能浮标还设置有通信定位装置，所述通信定位装置用于向外部设备接收/发送信息；/n所述智能浮标能够通过线缆与至少一个水下机器人通信连接，并在水下机器人的拖拽下运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于水下机器人的智能浮标，其特征在于，所述智能浮标包括桅杆、浮体、密封舱体，所述桅杆固设于所述密封舱体上方，所述浮体滑动设置于所述桅杆，所述桅杆具有延伸出所述浮体外部的延伸端，所述延伸端长度可调；
所述智能浮标还设置有通信定位装置，所述通信定位装置用于向外部设备接收/发送信息；
所述智能浮标能够通过线缆与至少一个水下机器人通信连接，并在水下机器人的拖拽下运动。


2.根据权利要求1所述的用于水下机器人的智能浮标，其特征在于，
所述桅杆背离所述密封舱体的一端设置有照明装置，所述照明装置能够依据光照强度释放光信号。


3.根据权利要求1所述的用于水下机器人的智能浮标，其特征在于，
所述密封舱体的下部设置有配重块，所述配重块用于调整所述智能浮标重心。


4.根据权利要求1所述的用于水下机器人的智能浮标，其特征在于，所述桅杆延伸端设置有无线频射天线和北斗定位机构。


5.根据权利要求4所述的用于水下机器人的智能浮标，其特征在于，
所述密封舱体内部设置有蓄电池，所述蓄电池与所述无线频射天线和所述北斗定位机构电性连接。


6.根据权利要求1所述的用于水...

【专利技术属性】
技术研发人员：范俊峰，周超，吴正兴，李海鹏，邓赛，谭民，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11