本發(fā)明涉及一種水下機器人技術設備領域，特別涉及一種多用途水下機器人，主要適用于水下探測、觀察以及學校教學、演示及研究等領域。

背景技術：

水下無人機器人(UUV)根據與岸基控制系統之間連接方式的不同可以分為無纜水下機器人(AUV)和有纜水下機器人(ROV)。

無纜水下機器人具有活動范圍廣、無需支持母船跟隨等優(yōu)點，但由于其與主控端之間缺少通信線纜連接，與主控端進行數據傳輸主要通過無線數傳設備、水聲通信設備或打撈回收后下載讀取的方式實現，存在不能實時進行數據傳輸且數據傳輸量受到嚴格限制等弊端。

有纜水下機器人(ROV)通過臍帶纜與主控端相連，通過臍帶纜向水下機器人供電，并實現信息通信，有效克服了無纜水下機器人不能實時與主控端通信的弊端，但由于受到臍帶纜的限制，有纜水下機器人存在活動范圍有限、需要支持母船跟隨等缺點，尤其在執(zhí)行某些特殊任務支持母船難以跟隨時，極大地限制了有纜機器人的使用范圍。

無纜機器人和有纜機器人在實際使用過程中都存在各自的優(yōu)勢，同時也受到某些不利因素的限制，使其使用范圍受到了不同程度的限制。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種多用途水下機器人，針對現有技術中的不足，設計具備自主控制作業(yè)模式、光纖遙控作業(yè)模式、中繼遙控作業(yè)模式的多用途水下航行體，多種作業(yè)模式可以實現不同的功能需求，拓展了水下機器人的使用范圍；水下自主控制作業(yè)模式，可以充當無纜水下機器人使用，具有無纜水下機器人的優(yōu)點；光纖遙控作業(yè)模式，可以充當有纜水下機器人使用，具有有纜水下機器人的優(yōu)點；中繼浮標遙控作業(yè)模式，同時兼具有纜水下機器人和無纜水下機器人的優(yōu)點。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種多用途水下機器人，包括水下航行體、艏段、艏部推進段、電子艙段、尾部推進段、主推進段、艙殼體、姿態(tài)傳感器、電池包、網絡交換機、光端機、無線數傳天線、光纖插座、自動駕駛儀、導流罩、密封罩、調試光纖、水密光纖、承載光纖、光滑環(huán)、光纖絞車、通信中繼浮標、浮標殼體、浮標電池包、中繼交換機、中繼電子模塊、中繼光端機、浮標天線、主控端、主控數傳設備，其特征在于：

所述水下航行體通過光纖、無線數傳天線與主控端的控制單元通過主控數傳設備相互配合協調，可實現三種作業(yè)模式，三種所述作業(yè)模式分別為自主控制作業(yè)模式、光纖遙控作業(yè)模式和中繼遙控作業(yè)模式；所述水下航行體依次相互插接、螺釘固定、密封設置有艏段、艏部推進段、電子艙段、尾部推進段和主推進段；所述電子艙段外部的艙殼體頂部設置有導流罩，所述導流罩內設置有密封罩和光纖插座，所述密封罩內裝配有無線數傳天線；所述光纖插座與光纖密封固定配接，所述光纖為調試光纖、水密光纖、承載光纖中的任何一種；所述艙殼體內部固定裝配有圓弧形底面的電池包，所述艙殼體前部固定設置有姿態(tài)傳感器，所述艙殼體內部通過儀器艙骨架組裝、通過導軌裝配固定設置有網絡交換機、光端機和自動駕駛儀，并根據需要搭載有多種傳感器；所述中繼遙控作業(yè)模式由水下航行體通過承載光纖與通信中繼浮標拖曳，并與主控端的控制單元實時通信控制和數據交換，實現中繼遙控作業(yè)。

所述多用途水下機器人的自主控制作業(yè)模式中，所述水下航行體上的光纖插座內裝配有調試光纖，所述主控端的控制單元通過調試光纖或主控數傳設備向水下航行體下載作業(yè)計劃，進一步的，卸除水下航行體與主控端連接的調試光纖，所述水下航行體根據主控端下載的作業(yè)計劃進行作業(yè)；作業(yè)完成后，所述水下航行體浮出水面通過無線數傳天線將作業(yè)數據回傳給主控端，也可將水下航行體打撈回收后，連接調試光纖，通過調試光纖將數據回傳給主控端。

所述多用途水下機器人的光纖遙控作業(yè)模式中，所述水下航行體上的光纖插座內裝配有水密光纖，所述水密光纖纏繞在光纜絞車上，所述光滑環(huán)安裝在光纜絞車的旋轉軸端部，所述水密光纖的另一端與主控端的控制單元通信連接；所述主控端與水下航行體通過水密光纖連接，由主控端實時向水下航行體發(fā)送操作指令，所述水下航行體也實時向主控端發(fā)送反饋信息；所述水下航行體通過電子艙段底部自帶的電池包提供所需電力。

所述多用途水下機器人的中繼遙控作業(yè)模式中，所述水下航行體上的光纖插座內裝配有承載光纖，所述承載光纖與通信中繼浮標相互連接，所述通信中繼浮標為中空的流線外型浮標殼體設計，所述通信中繼浮標包括浮標殼體、浮標電池包、中繼交換機、中繼電子模塊、中繼光端機、浮標天線；所述浮標殼體底部固定設置有浮標電池包，所述浮標電池包上方固定裝配有中繼交換機、中繼電子模塊和中繼光端機；所述浮標殼體頂部固定設置有浮標天線；所述水下航行體通過承載光纖拖帶通信中繼浮標作業(yè)，所述水下航行體與主控端以通信中繼浮標為中繼站，實時進行數據交換；所述中繼遙控作業(yè)模式下的多用途水下航行體，既具有無纜水下機器人無需支持母船跟隨的優(yōu)點，同時也具有有纜水下機器人可與主控端實時通信的優(yōu)點。

本發(fā)明的工作原理為：設計具備自主控制作業(yè)模式、光纖遙控作業(yè)模式、中繼遙控作業(yè)模式的多用途水下航行體，通過光纖插座內更換調試光纖、水密光纖、承載光纖，由主控端通過不同的光纖或者通信中繼浮標相互交換信息數據，并通過水下航行體內的姿態(tài)傳感器、網絡交換機、光端機、無線數傳天線、自動駕駛儀完成水下作業(yè)；所述電池包制作成圓弧形底面，與艙殼體內圓緊密貼合良好，以便能安裝在電子艙段的殼體底部，降低水下航行體的重心；所述姿態(tài)傳感器、自動駕駛儀、網絡交換機及光端機、各種傳感器等電子器件先通過儀器艙骨架組裝成整體，然后通過導軌整體推入艙殼體內并通過端部的螺釘進行固定；所述無線數傳的電子模塊安裝在艙殼體內的儀器艙上，并與與儀器艙整體裝入艙殼體的密封腔體內，所述無線數傳天線安裝在艙殼體外圍，并采用天線密封罩進行密封，光纖插座安裝在艙殼體外圍，所述光纖插座與天線密封罩外圍安裝有導流罩，對其進行保護；所述通信中繼浮標主要由浮標殼體、浮標電池包、中繼交換機、中繼電子模塊、光端機和浮標天線組成；所述浮標電池包通過螺釘安裝在密封的浮標殼體的底部，以降低通信中繼浮標的重心；所述中繼交換機、中繼光端機、中繼電子模塊安裝固定在浮標殼體內的浮標電池包上方；無線數傳的浮標天線安裝在浮標殼體上方。

通過上述技術方案，本發(fā)明技術方案的有益效果是：設計具備自主控制作業(yè)模式、光纖遙控作業(yè)模式、中繼遙控作業(yè)模式的多用途水下航行體，通過調試光纖、水密光纖、承載光纖，通過使用主控端與通信中繼浮標或者光纖絞車配合，作業(yè)模式可以實現不同的功能需求，拓展了水下機器人的使用范圍；水下自主控制作業(yè)模式，可以充當無纜水下機器人使用，具有無纜水下機器人的優(yōu)點；光纖遙控作業(yè)模式，可以充當有纜水下機器人使用，具有有纜水下機器人的優(yōu)點；中繼浮標遙控作業(yè)模式，同時兼具有纜水下機器人和無纜水下機器人的優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例所公開的一種多用途水下機器人水下航行體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所公開的一種多用途水下機器人自主作業(yè)模式示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所公開的一種多用途水下機器人光纖遙控作業(yè)模式示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例所公開的一種多用途水下機器人中繼遙控作業(yè)模式示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例所公開的一種多用途水下機器人中繼通信浮標剖視圖示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例所公開的一種多用途水下機器人中繼通信浮標俯視圖示意圖。

圖中數字和字母所表示的相應部件名稱：

1.水下航行體 2.艏段 3.艏部推進段 4.電子艙段

5.尾部推進段 6.主推進段 7.艙殼體 8.姿態(tài)傳感器

9.電池包 10.網絡交換機 11.光端機 12.無線數傳天線

13.光纖插座 14.自動駕駛儀 15.導流罩 16.密封罩

17.調試光纖 18.水密光纖 19.承載光纖 20.光滑環(huán)

21.光纖絞車 22.通信中繼浮標 23.浮標殼體 24.浮標電池包

25.中繼交換機 26.中繼電子模塊 27.中繼光端機 28.浮標天線

29.主控端 30.主控數傳設備

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

根據圖1至圖6，本發(fā)明提供了一種多用途水下機器人，包括水下航行體1、艏段2、艏部推進段3、電子艙段4、尾部推進段5、主推進段6、艙殼體7、姿態(tài)傳感器8、電池包9、網絡交換機10、光端機11、無線數傳天線12、光纖插座13、自動駕駛儀14、導流罩15、密封罩16、調試光纖17、水密光纖18、承載光纖19、光滑環(huán)20、光纖絞車21、通信中繼浮標22、浮標殼體23、浮標電池包24、中繼交換機25、中繼電子模塊26、中繼光端機27、浮標天線28、主控端29、主控數傳設備30。

所述水下航行體1通過光纖、無線數傳天線12與主控端29的控制單元通過主控數傳設備30相互配合協調，可實現三種作業(yè)模式，三種所述作業(yè)模式分別為自主控制作業(yè)模式、光纖遙控作業(yè)模式和中繼遙控作業(yè)模式；所述水下航行體1依次相互插接、螺釘固定、密封設置有艏段2、艏部推進段3、電子艙段4、尾部推進段5和主推進段6；所述電子艙段4外部的艙殼體7頂部設置有導流罩15，所述導流罩15內設置有密封罩16和光纖插座13，所述密封罩16內裝配有無線數傳天線12；所述光纖插座13與光纖密封固定配接，所述光纖為調試光纖17、水密光纖18、承載光纖19中的任何一種；所述艙殼體7內部固定裝配有圓弧形底面的電池包9，所述艙殼體7前部固定設置有姿態(tài)傳感器8，所述艙殼體7內部通過儀器艙骨架組裝、通過導軌裝配固定設置有網絡交換機10、光端機11和自動駕駛儀14，并根據需要搭載有多種傳感器；所述中繼遙控作業(yè)模式由水下航行體1通過承載光纖19與通信中繼浮標22拖曳，并與主控端29的控制單元實時通信控制和數據交換，實現中繼遙控作業(yè)。

所述多用途水下機器人的自主控制作業(yè)模式中，所述水下航行體1上的光纖插座13內裝配有調試光纖17，所述主控端29的控制單元通過調試光纖17或主控數傳設備30向水下航行體1下載作業(yè)計劃，進一步的，卸除水下航行體1與主控端29連接的調試光纖17，所述水下航行體1根據主控端29下載的作業(yè)計劃進行作業(yè)；作業(yè)完成后，所述水下航行體1浮出水面通過無線數傳天線12將作業(yè)數據回傳給主控端29，也可將水下航行體1打撈回收后，連接調試光纖17，通過調試光纖17將數據回傳給主控端29。

所述多用途水下機器人的光纖遙控作業(yè)模式中，所述水下航行體1上的光纖插座13內裝配有水密光纖18，所述水密光纖18纏繞在光纜絞車21上，所述光滑環(huán)20安裝在光纜絞車21的旋轉軸端部，所述水密光纖18的另一端與主控端29的控制單元通信連接；所述主控端29與水下航行體1通過水密光纖18連接，由主控端29實時向水下航行體1發(fā)送操作指令，所述水下航行體1也實時向主控端29發(fā)送反饋信息；所述水下航行體1通過電子艙段4底部自帶的電池包9提供所需電力。

所述多用途水下機器人的中繼遙控作業(yè)模式中，所述水下航行體1上的光纖插座13內裝配有承載光纖19，所述承載光纖19與通信中繼浮標22相互連接，所述通信中繼浮標22為中空的流線外型浮標殼體23設計，所述通信中繼浮標22包括浮標殼體23、浮標電池包24、中繼交換機25、中繼電子模塊26、中繼光端機27、浮標天線28；所述浮標殼體23底部固定設置有浮標電池包24，所述浮標電池包24上方固定裝配有中繼交換機25、中繼電子模塊26和中繼光端機27；所述浮標殼體23頂部固定設置有浮標天線28；所述水下航行體1通過承載光纖19拖帶通信中繼浮標22作業(yè)，所述水下航行體1與主控端29以通信中繼浮標22為中繼站，實時進行數據交換；所述中繼遙控作業(yè)模式下的多用途水下航行體，既具有無纜水下機器人無需支持母船跟隨的優(yōu)點，同時也具有有纜水下機器人可與主控端29實時通信的優(yōu)點。

本發(fā)明的具體實施操作步驟是：設計具備自主控制作業(yè)模式、光纖遙控作業(yè)模式、中繼遙控作業(yè)模式的多用途水下航行體，通過光纖插座13內更換調試光纖17、水密光纖18、承載光纖19，由主控端29通過不同的光纖或者通信中繼浮標22相互交換信息數據，并通過水下航行體1內的姿態(tài)傳感器8、網絡交換機10、光端機11、無線數傳天線12、自動駕駛儀14完成水下作業(yè)；所述電池包9制作成圓弧形底面，與艙殼體7內圓緊密貼合良好，以便能安裝在電子艙段4的殼體底部，降低水下航行體1的重心；所述姿態(tài)傳感器8、自動駕駛儀14、網絡交換機10及光端機11、各種傳感器等電子器件先通過儀器艙骨架組裝成整體，然后通過導軌整體推入艙殼體7內并通過端部的螺釘進行固定；所述無線數傳的電子模塊安裝在艙殼體7內的儀器艙上，并與與儀器艙整體裝入艙殼體7的密封腔體內，所述無線數傳天線12安裝在艙殼體7外圍，并采用天線密封罩16進行密封，光纖插座13安裝在艙殼體7外圍，所述光纖插座13與天線密封罩16外圍安裝有導流罩15，對其進行保護；所述通信中繼浮標22主要由浮標殼體23、浮標電池包24、中繼交換機25、中繼電子模塊26、光端機27和浮標天線28組成；所述浮標電池包24通過螺釘安裝在密封的浮標殼體23的底部，以降低通信中繼浮標22的重心；所述中繼交換機25、中繼光端機27、中繼電子模塊26安裝固定在浮標殼體23內的浮標電池包24上方；無線數傳的浮標天線28安裝在浮標殼體23上方。

通過上述具體實施例，本發(fā)明的有益效果是：設計具備自主控制作業(yè)模式、光纖遙控作業(yè)模式、中繼遙控作業(yè)模式的多用途水下航行體，通過調試光纖、水密光纖、承載光纖，通過使用主控端與通信中繼浮標或者光纖絞車配合，作業(yè)模式可以實現不同的功能需求，拓展了水下機器人的使用范圍；水下自主控制作業(yè)模式，可以充當無纜水下機器人使用，具有無纜水下機器人的優(yōu)點；光纖遙控作業(yè)模式，可以充當有纜水下機器人使用，具有有纜水下機器人的優(yōu)點；中繼浮標遙控作業(yè)模式，同時兼具有纜水下機器人和無纜水下機器人的優(yōu)點。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。