一种水下清洗机器人的物联网系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水下清洗机器人的物联网系统，包括：水下清洗机器人用于在水下执行清洗工作，并将清洗工作状态数据经过水声通信方式传输至水上工作平台；水上工作平台用于对接收的清洗工作状态数据进行分析后进行存储，并提供互联网访问功能以供外界访问存储数据，实现水下清洗机器人的数据共享。该物理网系统能够实现对水下清洗机器人的工作状态数据监测、性能数据分析管理以及全球范围的数据共享。享。享。

An Internet of things system for underwater cleaning robot

【技术实现步骤摘要】
一种水下清洗机器人的物联网系统


[0001]本专利技术属于物联网领域，具体涉及一种水下清洗机器人的物联网系统。

技术介绍

[0002]物联网是指通过各种信息传感器等设备，实时采集物体或者过程信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
[0003]水下声学通信是指一种使用声波在水下传输信息的技术，水声通信系统使用换能器在发送端将电信号转换成声波信号，在接收端将声波信号转换成电信号。
[0004]船舶、水下钢导管架等海洋装备在海中长期运行时，水下表面会附着大量的海生物，对装备的运行造成严重影响。目前，各类型的水下清洗机器人相继被研究开发出来，用于替代人工进行水下海生物清洗，以达到提高清洗效率、降低人员劳动强度等目的。为进一步提高水下清洗机器人与人员的协同性，机器人的实时工作状态、性能数据等信息需要由水上人员进行监测，但是目前水下清洗机器人的物联网系统相关方面的研究较少，还未有能实现水下清洗机器人状态数据监测、共享的物联网系统。
[0005]现有的机器人物联网技术基本集中于地面机器人，由于水下清洗机器人的特殊工作场合，水下环境复杂，目前水下清洗机器人还只能实现简单的机器人状态监控，没有完整的监测管理、数据分析的物联网系统。
[0006]现有水下机器人的物联网系统只能将监测数据在内部进行传输，不能实现信息数据的联网共享与历史信息的储存。大多数水下清洗机器人采用缆线与水上平台进行通信，限制机器人水下作业的运动，不利于水下清洗机器人实现物联网系统的智能化、轻便化。
[0007]专利文献CN 112845275 A公开了一种水下清洗机器人系统，包括水下机器人和水上控制平台，水下机器人包括清洗机器人和驱动机器人，清洗机器人搭载于驱动机器人上；水上控制平台与清洗机器人和驱动机器人采用零浮力缆进行通信连接，控制清洗机器人和驱动机器人，检测泵内的压力数据、声呐信息、摄像机信息、水声定位信息。该水下清洗机器人系统采用缆线方式通信，且在内部进行检测数据的传输，限制了水下机器人的轻便化，内部传输的数据不利于数据的联网共享与历史信息的储存。

技术实现思路

[0008]鉴于上述，本专利技术的目的是提供一种水下清洗机器人的物联网系统，实现对水下清洗机器人的工作状态数据监测、性能数据分析管理以及全球范围的数据共享。
[0009]为实现上述专利技术目的，实施例提供的技术方案为：
[0010]一种水下清洗机器人的物联网系统，包括：包括水下清洗机器人、水上工作平台；
[0011]所述水下清洗机器人用于在水下执行清洗工作，并将清洗工作状态数据经过水声通信方式传输至水上工作平台；
[0012]所述水上工作平台用于对接收的清洗工作状态数据进行分析后进行存储，并提供
互联网访问功能以供外界访问存储数据，实现水下清洗机器人的数据共享。
[0013]在一个实施例的所述水下清洗机器人包括：控制模块、定位模块、工作状态检测模块、故障检测模块、清洗结果记录模块、水下声学通信模块；
[0014]所述控制模块用于根据通过水下声学通信模块接收的电机控制驱动指令控制水下清洗机器人的清洗移动，还用于根据接收的清洗压力控制指令控制水下清洗机器人的清洗压力；
[0015]所述定位模块用于实时定位水下清洗机器人的位置数据；
[0016]所述工作状态检测模块用于实时检测水下清洗机器人清洗工作时的运动速度数据和清洗压力数据；
[0017]所述故障检测模块用于根据工作状态检测模块的检测数据进行判断并生成故障警报数据；
[0018]所述清洗结果记录模块用于记录清洗机器人的清洗时间数据和累积清洗面积数据；
[0019]所述水下声学通信模块用于以一定的频率收集清洗工作状态数据，并将清洗工作状态数据转换成第二声学信号发送至水上工作平台，其中，清洗工作状态数据包括位置数据、运动速度数据、故障警报数据、清洗压力数据、清洗时间数据以及累积清洗面积数据；
[0020]所述水下声学通信模块还用于接收水上工作平台发送的第一声学信号以解析得到电机控制驱动指令、清洗压力控制指令。
[0021]在一个实施例的所述工作状态检测模块中，通过读取电机转速来实时检测水下清洗机器人的运动速度数据；通过读取压力传感器来实时检测水下清洗机器人清洗喷头的清洗压力数据。
[0022]在一个实施例中，所述故障检测模块与工作状态检测模块通信连接，实时获取运动速度数据和清洗压力数据，通过比较运动速度数据与接收的电机控制驱动指令来判断是否出现电机通信断联，或无法控制运动；通过比较清洗压力数据和清洗压力控制指令来判断是否出现清洗故障。
[0023]在一个实施例的所述清洗结果记录模块中，通过水下清洗机器人的水下摄像头进行检测并记录当前清洗工作中的累积清洗面积。
[0024]在一个实施例中，所述的所述水上工作平台包括水声通信调制解调器、水下控制终端、信息处理模块、数据库、网络服务器；
[0025]所述水声通信调制解调器用于将接收的电机控制驱动指令、清洗压力控制指令转换成第一声学信号发送至水下清洗机器人；
[0026]所述水声通信调制解调器还用于将接收的第二声学信号解析得到清洗工作状态数据并发送至信息处理模块；
[0027]所述信息处理模块用于对接收到清洗工作状态数据进行分析处理以得到分析处理结果数据，并发送至数据库和水上控制终端；
[0028]所述数据库用于存储分析处理结果；
[0029]所述网络服务器用于与外界设备通信，以访问数据库，查看分析处理结果数据；
[0030]所述水下控制终端用于生成电机控制驱动指令、清洗压力控制指令并发送至水声通信调制解调器；还用于对接收的分析处理结果数据进行可视化，还用于查看数据库的分
析处理结果数据。
[0031]在一个实施例的所述信息处理模块中，对清洗工作状态数据进行分析处理，包括：
[0032]针对位置数据，将位置数据标记在水下作业表面地图中，以形成机器人的清洗运动轨迹；
[0033]针对运动速度数据，以运动速度数据为纵轴，工作时间为横轴，构建水下清洗机器人的运动速度曲线；
[0034]针对清洗压力数据，以清洗压力数据为纵轴，工作时间为横轴，构建水下清洗机器人的清洗压力曲线；
[0035]所述清洗运动轨迹、运动速度曲线、清洗压力曲线、故障警报数据、清洗时间数据以及累积清洗面积数据构成分析处理结果数据。
[0036]在一个实施例的所述信息处理模块中，单次清洗任务结束后，生成清洗日志，清洗日志包括显示在水下作业表面地图的清洗运动轨迹、运动速度曲线、清洗压力曲线、故障警报数据、清洗时间数据以及累积清洗面积数据，并将清洗日志发送至数据库和水下控制终端。
[0037]在一个实施例中，所述水下清洗机器人与所述水上工作平台通过光通信实现命令的传输和清洗工作状态数据。
[0038]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下清洗机器人的物联网系统，其特征在于，包括水下清洗机器人、水上工作平台；所述水下清洗机器人用于在水下执行清洗工作，并将清洗工作状态数据经过水声通信方式传输至水上工作平台；所述水上工作平台用于对接收的清洗工作状态数据进行分析后进行存储，并提供互联网访问功能以供外界访问存储数据，实现水下清洗机器人的数据共享。2.根据权利要求1所述的水下清洗机器人的物联网系统，其特征在于，所述水下清洗机器人包括：控制模块、定位模块、工作状态检测模块、故障检测模块、清洗结果记录模块、水下声学通信模块；所述控制模块用于根据通过水下声学通信模块接收的电机控制驱动指令控制水下清洗机器人的清洗移动，还用于根据接收的清洗压力控制指令控制水下清洗机器人的清洗压力；所述定位模块用于实时定位水下清洗机器人的位置数据；所述工作状态检测模块用于实时检测水下清洗机器人清洗工作时的运动速度数据和清洗压力数据；所述故障检测模块用于根据工作状态检测模块的检测数据进行判断并生成故障警报数据；所述清洗结果记录模块用于记录清洗机器人的清洗时间数据和累积清洗面积数据；所述水下声学通信模块用于以一定的频率收集清洗工作状态数据，并将清洗工作状态数据转换成第二声学信号发送至水上工作平台，其中，清洗工作状态数据包括位置数据、运动速度数据、故障警报数据、清洗压力数据、清洗时间数据以及累积清洗面积数据；所述水下声学通信模块还用于接收水上工作平台发送的第一声学信号以解析得到电机控制驱动指令、清洗压力控制指令。3.根据权利要求2所述的水下清洗机器人的物联网系统，其特征在于，所述工作状态检测模块中，通过读取电机转速来实时检测水下清洗机器人的运动速度数据；通过读取压力传感器来实时检测水下清洗机器人清洗喷头的清洗压力数据。4.根据权利要求1所述的水下清洗机器人的物联网系统，其特征在于，所述故障检测模块与工作状态检测模块通信连接，实时获取运动速度数据和清洗压力数据，通过比较运动速度数据与接收的电机控制驱动指令来判断是否出现电机通信断联，或无法控制运动；通过比较清洗压力数据和清洗压力控制指令来判断是否出现清洗故障。5.根据权利要求1所述的水下清洗机器人的物联网系统，其特征在于，所述清洗结果记录模块中，通过水下清...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨灿军，苏杭，夏庆超，刘斯悦，陈燕虎，吴世军，李佳，赵一冰，段智勇，易安哲，张予睿，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：