一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人制造技术

本发明专利技术提供一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人，包括位于水面下方的水下运载器、位于水面上且与所述水下运载器通过脐带缆进行数据传输的的浮标，与所述浮标通过电磁波进行数据传输的末端交互通讯组件；所述水下运载器包括能与所述浮标相互进行信号传输的电子舱，所述电子舱包括第一电力载波模块，与所述第一电力载波模块连接的微型计算机；所述浮标包括第二电力载波模块和第一双向网桥；所述末端交互通讯组件包括与所述第一双向网桥通过电磁波连接的第二双向网桥，还包括与所述第二双向网桥通过以太网连接的上位机。本发明专利技术利用浮标代替母船进行信号中转，保证作业不受近浅海复杂环境影响，大大增大了活动范围。围。围。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人


[0001]本专利技术涉及属于水下机器人领域，具体是指一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人。

技术介绍

[0002]海底电缆的安全是跨海输电系统稳定运行的关键问题，当海底线缆失效部分处于水深50M以下时潜水员无法下潜作业，因此需要利用水下机器人进行海缆抢修工作。
[0003]水下机器人主要分为无缆自治水下运载器(AUV)、有缆遥控水下运载器(ROV)和自主/遥控水下机器人(ARV)。AUV无法实现信号实时传输，但是活动范围较大；而ROV虽然能实现实时通信，但需与母船相连，活动范围受限。考虑到工程背景，需实时回传海底线缆画面并操控机器人进行抢修。
[0004]海面环境复杂，能否进行工作主要取决于天气状况，当浪高或风速超出母船的限制时将不能正常进行抢修工作，若使用母船牵连有缆遥控水下运载器(ROV)进行抢修作业将导致作业危险和成本过高等问题，而且数据传输延迟。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是要提供一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人，用浮标代替母船进行信号中转，保证作业不受近浅海复杂环境影响，大大增大了活动范围，并解决了现有技术存在数据传输延迟的问题，从而实现了实时通讯。
[0006]为了实现此目的，本专利技术提出了一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人，包括位于水面下方的水下运载器、位于水面上且与所述水下运载器通过脐带缆进行数据传输的的浮标，与所述浮标通过电磁波进行数据传输的末端交互通讯组件；
[0007]所述水下运载器包括能与所述浮标相互进行信号传输的电子舱，所述电子舱包括第一电力载波模块，与所述第一电力载波模块连接的微型计算机，与所述微型计算机连接的飞行控制模块、传感器和摄像头；
[0008]所述浮标包括与第一电力载波模块通过脐带缆连接的第二电力载波模块，和与所述第二电力载波模块通过网线连接的第一双向网桥；
[0009]所述末端交互通讯组件包括与所述第一双向网桥通过电磁波连接的第二双向网桥，还包括与所述第二双向网桥通过以太网连接的上位机。
[0010]进一步地，所述第一双向网桥和第二双向网桥均为无线网桥。
[0011]进一步地，所述脐带缆为零浮力型。
[0012]进一步地，所述水下运载器包括电子舱和相对固定设置在所述电子舱上方的电池舱，相对固定设置在所述电子舱上的多个支架，两个相对固定在所述支架上的平行于X轴方向设置的水平推进器、两个相对固定在所述支架上的平行于Z轴方向设置的垂直推进器，所述支架包括连接所述电池的第一支架和四个分别连接所述四个推进器的第二支架。
[0013]进一步地，所述电子舱和电池舱均为圆柱形，所述电子舱和电池舱的中纵剖面重
合，两个所述水平推进器和两个所述垂直推进器均分别对称设置于所述中纵剖面的两侧。
[0014]进一步地，所述传感器与摄像头采将集到的数据传输至微型计算机。
[0015]进一步地，所述水下运载器还包括位于电子舱端部的视觉探头部，所述视觉探头部设置有摄像云台。
[0016]进一步地，所述飞行控制模块控制所述四个推进器和摄像云台的驱动。
[0017]进一步地，所述视觉探头部的形状为与所述电子舱大小对应的半球形，所述电子舱与视觉探头部一体成型。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0019]1、本专利技术利用浮标代替母船进行信号中转，保证作业不受近浅海复杂环境影响，大大增大了活动范围，提高了安全性，降低了成本；
[0020]2、本专利技术水下运载器将传感器以及摄像头采集到的信息，通过脐带缆传递至浮标，浮标将信息通过电磁波传至上位机，上位机对采集到的信息进行处理；同时上位机将控制信号以同样的路径传递至水下运载器，水下运载器按照控制信号完成工作，其中还包括飞行控制模块对推进器和摄像云台的控制，解决了数据传输延迟的问题，从而实现了实时通讯；
[0021]3、本专利技术自主遥控水下机器人的各个结构模块化，易于组装维修。
附图说明
[0022]图1为本专利技术自主遥控水下机器人的系统结构简图；
[0023]图2为本专利技术自主遥控水下机器人的电力载波通信原理图；
[0024]图3为本专利技术水下运载器的结构立体图。
[0025]图中：1、水平推进器；2、垂直推进器；3、电子舱，4、电池舱；5、视觉探头部；6、支架；6.1、第一支架；6.2、第二支架。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]如图1所示为本专利技术提出的一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人的系统结构简图，它包括位于水面下方的水下运载器、位于水面上且与水下运载器通过脐带缆进行数据传输的的浮标，与浮标通过电磁波进行数据传输的末端交互通讯组件。利用浮标代替母船进行信号中转，保证作业不受近浅海复杂环境影响，大大增大了活动范围，提高了安全性，降低了成本。
[0028]图2为本专利技术自主遥控水下机器人的电力载波通信原理图。水下运载器包括能与浮标相互之间进行信号传输的电子舱，电子舱包括第一电力载波模块，与第一电力载波模块连接的微型计算机，与微型计算机连接的飞行控制模块、传感器和摄像头。这边微型计算
能接受来自传感器与摄像头采集到的数据，并和飞行控制模块进行数据的双向传输。本实施例中，微型计算机使用树莓派。
[0029]浮标包括与第一电力载波模块通过脐带缆连接的第二电力载波模块，和与第二电力载波模块通过网线连接的第一双向网桥，第一双向网桥与第二电力载波模块能进行双向的数据传输。
[0030]末端交互通讯组件包括与第一双向网桥通过电磁波连接的第二双向网桥，还包括与第二双向网桥通过以太网连接的上位机，第二双向网桥与上位机能进行双向的数据传输。
[0031]本实施例中，水下运载器投放之后，由岸上操作人员通过上位机控制水下运载器下潜至目标海缆附近，通过水下运载器牵引水面浮标进行运动，由水下运载器对海底海缆进行抢修。
[0032]本专利技术的工作原理为将水下运载器以及浮标放入水中后，上位机通过WIFI利用电磁波向浮标系统发送控制信息，并对水下运载器的传感器信息进行处理，进而对水下机器人进行运动规划，浮标内置第二电力载波模块和第一双向网桥，通过脐带缆与水下运载器进行信息交互，除此之外还通过局域网与上位机进行信息之间的传递。其工作原理是通过脐带缆将水下运载器传输的信息通过第二电力载波模块和第一双向网桥传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人，其特征在于：包括位于水面下方的水下运载器、位于水面上且与所述水下运载器通过脐带缆进行数据传输的的浮标，与所述浮标通过电磁波进行数据传输的末端交互通讯组件；所述水下运载器包括能与所述浮标相互进行信号传输的电子舱，所述电子舱包括第一电力载波模块，与所述第一电力载波模块连接的微型计算机，与所述微型计算机连接的飞行控制模块、传感器和摄像头；所述浮标包括与第一电力载波模块通过脐带缆连接的第二电力载波模块，和与所述第二电力载波模块通过网线连接的第一双向网桥；所述末端交互通讯组件包括与所述第一双向网桥通过电磁波连接的第二双向网桥，还包括与所述第二双向网桥通过以太网连接的上位机。2.根据权利要求1所述的一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人，其特征在于：所述第一双向网桥和第二双向网桥均为无线网桥。3.根据权利要求1所述的一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人，其特征在于：所述脐带缆为零浮力型。4.根据权利要求1所述的一种用于海缆抢修的实时通讯型自主遥控水下机器人，其特征在于：所述水下运载器包括电子舱(3)和相对固定设置在所述电子舱(3)上方的电池舱(4)，相对固定设置在所述电子舱(3)上的多个支架(6)，两个相对固定在所述支架上的平行于X轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭强，陈奕钪，吴聪，岑贞锦，庞钛，陈诚，但京民，李翔，于嵩松，王子博，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：