一種無(wú)人船載水下機(jī)器人混合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)器人自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)人船載水下機(jī)器人混合系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人船作為一種高性價(jià)比的智能自動(dòng)化產(chǎn)品，在水域軍事巡邏、輔助作戰(zhàn)、海域測(cè)繪、海底石油管道巡檢等方面有很好應(yīng)用，但其單獨(dú)作業(yè)時(shí)，難以深入水下實(shí)地作業(yè)；而水下機(jī)器人以其獨(dú)特性能可用于水下執(zhí)行不同的任務(wù)，被廣泛應(yīng)用于軍事、海事、海洋石油、海上救助、管線探測(cè)和海洋科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域，但當(dāng)其單獨(dú)應(yīng)用于大型海域時(shí)，需要由工作人員駕駛母船運(yùn)行到作業(yè)區(qū)域，然后驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人作業(yè)，返航時(shí)也需要人為參與。具體體現(xiàn)在以下方面:
[0003]1.現(xiàn)有無(wú)人船只能在水域表面作業(yè)，無(wú)法滿足水下實(shí)地復(fù)雜的作業(yè)需求；
[0004]2.現(xiàn)有水下機(jī)器人出海和返航需要搭載母船，難以遠(yuǎn)距離水平移動(dòng)和自主返航；
[0005]3.現(xiàn)有水下機(jī)器人在深水區(qū)域作業(yè)時(shí)，難以有效處理大量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有無(wú)人船及水下機(jī)器人存在的上述不足，提供一種無(wú)人船載水下機(jī)器人混合系統(tǒng)，以無(wú)人船作為水域運(yùn)載平臺(tái)和通訊中繼平臺(tái)，響應(yīng)水下機(jī)器人運(yùn)載、返航、停放、通訊和供電等需求。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種無(wú)人船載水下機(jī)器人混合系統(tǒng)，包括無(wú)人船、水下機(jī)器人及連接系統(tǒng)，所述無(wú)人船主要包括船體及設(shè)置于船體上的船載控制系統(tǒng)、船載動(dòng)力設(shè)備和船載應(yīng)用設(shè)備；所述水下機(jī)器人包括水下機(jī)器人本體和水下應(yīng)用設(shè)備，水下機(jī)器人本體配置水下控制設(shè)備、水下動(dòng)力設(shè)備和操作設(shè)備；所述連接系統(tǒng)包括連接線纜和通訊系統(tǒng)，所述連接線纜由通訊線纜、充電線纜、拖纜捆綁在一起組成，無(wú)人船和水下機(jī)器人之間由連接線纜連接，并由通訊系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。
[0009]按上述方案，所述船體設(shè)置有船載掛艙和應(yīng)用設(shè)備艙，船載應(yīng)用設(shè)備安裝在應(yīng)用設(shè)備艙，在船舷及各船艙邊沿敷設(shè)緩沖膠墊，所述船載掛艙主要設(shè)有停放平臺(tái)、卷?yè)P(yáng)筒、升降電機(jī)，升降電機(jī)與卷?yè)P(yáng)筒配合連接，水下機(jī)器人上的連接線纜卷在卷?yè)P(yáng)筒上，升降電機(jī)用于通過(guò)卷?yè)P(yáng)筒將水下機(jī)器人吊起，并使水下機(jī)器人在運(yùn)載途中停靠到停放平臺(tái)上。
[0010]按上述方案，所述船載控制系統(tǒng)包括船載可編程控制器、船載導(dǎo)航設(shè)備；所述船載導(dǎo)航設(shè)備包括GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)、IMU慣性測(cè)量單元；GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)無(wú)人船定位和自主導(dǎo)航，MU慣性測(cè)量單元用于實(shí)現(xiàn)無(wú)人船定姿。
[0011]按上述方案，所述船載應(yīng)用設(shè)備設(shè)有氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備、視頻設(shè)備、語(yǔ)音系統(tǒng)和告警設(shè)備。
[0012]按上述方案，所述船載動(dòng)力設(shè)備包括船載電源、船載電機(jī)和船載螺旋槳，所述船載電源包括電池組和燃料箱，其中燃料箱設(shè)置傳感器實(shí)時(shí)上傳燃料狀況；所述船載電機(jī)包括無(wú)刷直流電機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所述船載螺旋槳包括尾部螺旋槳、尾部舵機(jī)和側(cè)翼螺旋槳，其中柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)置發(fā)電機(jī)給電池組供電并驅(qū)動(dòng)尾部螺旋槳，作業(yè)過(guò)程中電池組驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)和尾部舵機(jī)，無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)翼螺旋槳工作，側(cè)翼螺旋槳用于保證無(wú)人船相對(duì)水域固定。
[0013]按上述方案，所述船體上還設(shè)有全方位避障設(shè)備，包括數(shù)字雷達(dá)、激光雷達(dá)和前視聲納，全方位避障設(shè)備用于多重掃描保障無(wú)人船全方位安全避障。
[0014]按上述方案，所述通訊系統(tǒng)包括船載通訊設(shè)備和水下通訊設(shè)備，所述船載通訊設(shè)備包括北斗、LTE、船載數(shù)傳電臺(tái)和船載圖傳電臺(tái)；所述水下通訊設(shè)備包括有線通訊板卡，所述船載通訊設(shè)備包括北斗、LTE和船載數(shù)傳電臺(tái)和船載圖傳電臺(tái)，其中北斗的北斗天線、船載數(shù)傳電臺(tái)的電臺(tái)天線及船載圖傳電臺(tái)的視頻天線都安裝在無(wú)人船頂部，北斗、LTE和船載數(shù)傳電臺(tái)互備通訊，船載圖傳電臺(tái)實(shí)時(shí)傳送視頻和圖像數(shù)據(jù)；船載可編程控制器通過(guò)北斗、LTE和船載數(shù)傳電臺(tái)與測(cè)控中心形成聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、錄波回放功能；所述水下通訊設(shè)備包括有線通訊板卡，通訊板卡經(jīng)通訊線纜接入船載控制系統(tǒng)中。
[0015]按上述方案，所述水下控制設(shè)備包括水下控制器、水下導(dǎo)航設(shè)備，水下導(dǎo)航設(shè)備用于保證水下機(jī)器人精確定位并自主導(dǎo)航。
[0016]按上述方案，所述水下動(dòng)力設(shè)備包括主推電機(jī)及螺旋槳、重推電機(jī)及螺旋槳、側(cè)推電機(jī)及螺旋槳、水下電池組，水下電池組經(jīng)由充電線纜與船載電池組相連。
[0017]按上述方案，所述水下應(yīng)用設(shè)備包括ADCP測(cè)流儀、深度計(jì)、前視攝像頭和下視攝像頭。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1、本混合系統(tǒng)將控制無(wú)人船與水下機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，形成水面上下立體化操作系統(tǒng)，集成了無(wú)人船和水下機(jī)器人兩者優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮無(wú)人船負(fù)載、運(yùn)輸和通訊能力，同時(shí)充分發(fā)揮水下機(jī)器人深水作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，保證水下機(jī)器人的工作效率和執(zhí)勤頻率，拓展了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域；
[0020]2、無(wú)人船能搭載水下機(jī)器人快速自動(dòng)導(dǎo)航到指定水域，并通過(guò)數(shù)字雷達(dá)、激光雷達(dá)和前視聲納完成全方位自動(dòng)避障；水下機(jī)器人能充分發(fā)揮其水下實(shí)地作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，完成水下相關(guān)操作任務(wù)，把各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給無(wú)人船，由無(wú)人船整合后通過(guò)船載通訊設(shè)備統(tǒng)一發(fā)送到測(cè)控中心；水下機(jī)器人通過(guò)通訊線纜與無(wú)人船通訊互動(dòng)，在接受無(wú)人船的控制指令后完成操作任務(wù)，同時(shí)返回水下機(jī)器人狀態(tài)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；水下機(jī)器人能在暫停作業(yè)時(shí)自動(dòng)掛靠到無(wú)人船上，由無(wú)人船快速運(yùn)載到下一個(gè)作業(yè)區(qū)域或返航；
[0021]3、混合系統(tǒng)中船載掛艙為水下機(jī)器人提供?？科脚_(tái)，采用連接線纜引導(dǎo)水下機(jī)器人升降和停靠；通過(guò)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)置發(fā)電機(jī)給船載電池組供電，并通過(guò)充電線纜給水下機(jī)器人長(zhǎng)時(shí)間供電；
[0022]4、船載可編程控制器具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、錄波回放功能，能記錄系統(tǒng)作業(yè)過(guò)程各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)船載通訊設(shè)備與測(cè)控中心形成聯(lián)動(dòng)；
[0023]5、通過(guò)船載圖傳電臺(tái)完成系統(tǒng)實(shí)地作業(yè)的大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸；
[0024]6、混合系統(tǒng)可以監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)燃料狀況，并分析使用趨勢(shì)，判斷燃料不足或整個(gè)任務(wù)完成后，無(wú)人船攜帶水下機(jī)器人自動(dòng)返航；
[0025]7、本混合系統(tǒng)可以拓展到一艘無(wú)人船對(duì)應(yīng)多個(gè)水下機(jī)器人。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明無(wú)人船載水下機(jī)器人混合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明中水下機(jī)器人示意圖；
[0028]圖中:1.無(wú)人船，2.緩沖膠墊，3.水下機(jī)器人，4.船載機(jī)艙，5.應(yīng)用艙，6.停放平臺(tái)，7.卷?yè)P(yáng)筒，8.升降電機(jī)，9.船載可編程控制器，10.船載導(dǎo)航設(shè)備，11.船載通訊設(shè)備，12.氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備，13.視頻設(shè)備，14.語(yǔ)音設(shè)備，15.告警設(shè)備，16.船載電池組，17.燃料箱，18.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，19.尾部螺旋槳，20.尾部舵機(jī)，21.無(wú)刷直流電機(jī)，22.側(cè)翼螺旋槳，23.北斗天線，24.電臺(tái)天線，25.視頻天線，26.數(shù)字雷達(dá)，27.激光雷達(dá)，28.前視聲納，31.水下機(jī)器人本體，32.水下控制器，33.重推電機(jī)及螺旋槳，34.連接線纜，35.水下導(dǎo)航設(shè)備，36.水下通訊設(shè)備，37.水下電池組，38.主推電機(jī)及螺旋槳，39.水深儀，40.ADCP測(cè)流儀，41.水下機(jī)器人引腳，42.側(cè)推電機(jī)及螺旋槳，43.下視攝像頭，44.操作設(shè)備，45.前視攝像頭。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0030]參照?qǐng)D1?圖2所示，本發(fā)明所述的無(wú)人船載水下機(jī)器人混合系統(tǒng)，包括無(wú)人船1、水下機(jī)器人3及連接系統(tǒng)，無(wú)人船I主要包括船體及設(shè)置于船體上的船載控制系統(tǒng)、船載動(dòng)力設(shè)備和船載應(yīng)用設(shè)備；水下機(jī)器人3包括水下機(jī)器人本體31和水下應(yīng)用設(shè)備，水下機(jī)器人本體31配置水下控制設(shè)備、水下動(dòng)力設(shè)備和操作設(shè)備44 ;連接系統(tǒng)包括連接線纜34和通訊系統(tǒng)，連接線纜34由通訊線纜、充電線纜、拖纜捆綁在一起組成，無(wú)人船I和水下機(jī)器人3之間由連接線纜34連接，并由通訊系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。
[0031]船體設(shè)置有船載掛艙4和應(yīng)用設(shè)備艙5，船載應(yīng)用設(shè)備安裝在應(yīng)用設(shè)備艙5，在船舷及各船艙邊沿敷設(shè)緩沖膠墊2 ;船載掛艙4主要設(shè)有停放平臺(tái)6、卷?yè)P(yáng)筒7，升降電機(jī)8，升降電機(jī)8與卷?yè)P(yáng)筒7配合連接，水下機(jī)器人3上的連接線纜34卷在卷?yè)P(yáng)筒7上，升降電機(jī)8用于通過(guò)卷?yè)P(yáng)筒7將水下機(jī)器人3吊起，并使水下機(jī)器人3在運(yùn)載途中?？康酵７牌脚_(tái)6上；水下機(jī)器人3下水前，先把升降電機(jī)8順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(卷?yè)P(yáng)筒7收線)稍微吊起水下機(jī)器人3，然后船載可編程控制器9控制停放平臺(tái)6向船頭移動(dòng)而展開(kāi)出口后，升降電機(jī)8逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(卷?yè)P(yáng)筒7放線)