[發明專利]一種洋流漫游水下機器人

有效

• 申請號: 201310559532.4
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103738489A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 唐智杰;羅均;羅千;謝少榮
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63G8/08;B63G8/14
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉機器人控制領域，特別是涉及一種應用于洋流監測測試的長時間長距離探測的洋流漫游水下機器人。

背景技術

洋流對海洋中多種物理過程、化學過程、生物過程和地質過程，以及海洋上空的氣候和天氣的形成及變化，都有影響和制約的作用。故了解和掌握海流的規律、大尺度海-氣相互作用和長時期的氣候變化，對漁業、航運、排污和軍事等都有重要意義。

大洋環境中洋流的水資源信息是一種直接關系到國家資源利用和國家發展的重要資源信息。如何獲得足夠豐富的洋流資源是一個現實難題，關鍵在于機器人能源的獲取方式和機器人自主驅動特性和環境適應性等指標。

目前，國內對洋流監測開展了一定研究，但在機器人的能源獲取和低溫保護等方面存在不足。

中國實用新型專利ZL201120487416.2公開了“洋流監測系統搭載平臺”，該平臺提供了一種固定監測平臺，沒有考慮到能源的供給問題。

中國實用新型專利ZL201120492685.8公開了一種“洋流監測設備信號塔”，該平臺能夠實現洋流的監測，能源采用太陽能供電，但該平臺始終處于洋流表面工作，無法進行下潛探測等功能，且系統供電方式單一，屬于完全被動控制平臺，無法實現自主驅動運行。

?

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的問題，提供一種在洋流驅動發電和太陽能發電相結合的洋流漫游水下機器人，可實現長距離長時間自主運行測試的機器人,以滿足洋流監測需要。

為達到上述目的，本發明的構思是：本發明采用采用潛水艇對稱結構，能夠比較好的適應水中工作環境，采用太陽能發電和洋流驅動電機發電相結合作為系統供能，采用高效直流無刷電機驅動螺旋槳葉配合導流槳葉機構作為機器人的內部驅動機構，采用了具有電機驅動和逆變功能的電路系統，可以實現機器人前后驅動的主動控制，并實現機器人在洋流驅動情況下采用逆變方式進行發電，采用遠程衛星控制系統實現遠程控制盒數據遠程通訊功能；

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種洋流漫游水下機器人，包括一個潛水艇機器人機構內裝有主控制系統、電源管理系統、太陽能電池、高性能蓄電池、姿態傳感系統、任務傳感系統、衛星定位通訊系統和沉浮系統，其特征在于：所述主控制系統與所述電源管理系統相連，完成系統供電和洋流驅動發電管理功能，所述主控制系統與所述姿態傳感系統相連，獲得機器人的當前姿態信息，所述主控制系統與所述任務傳感系統相連，獲得當前洋流的水質情況信息和機器人水深信息等，所述主控制系統與所述衛星定位通訊系統相連，實現全球衛星定位信息獲取和衛星遠程數據通訊和遠程控制等功能，所述主控制系統與所述沉浮系統相連，實現機器人水深控制，所述太陽能電池與所述電源管理系統相連，實現太陽能發電，所述電源管理系統與所述高性能蓄電池相連實現系統電能存儲與供給管理。

上述潛水艇機器人機構采用潛水艇對稱結構配合中空螺旋槳機構和導流槳葉機構實現，完成機器人支架和本體外殼保護功能，內部安裝和固定各種系統，該機構包外殼、內殼、導流翼、三個密封墊、槳葉、兩個支撐架、軸承端蓋、擋油環、四個密封圈、圓螺母、端蓋、兩個圓錐滾子軸承、四個支撐板、螺母、螺栓、兩個安裝板、兩個動密封圈、導流片、封閉蓋、電機殼、聯軸器和軸，所述外殼與所述內殼之間采用密封墊實現內密封，所述封閉蓋經所述密封圈，采用所述螺母、螺栓與所述外殼進行靜密封并固定，所述封閉蓋與所述內殼之間采用密封墊實現內密封，所述導流翼安裝固定于所述外殼正上方尾部，所述導流片經兩個所述動密封圈安裝于所述內殼內，并與所述主控制系統相連，兩個所述支撐架安裝于所述內殼內部，所電機殼經所述密封墊固定于所述支撐架，所述直流無刷電機經所述聯軸器與軸相連，并固定于所述支撐架，所述軸經所述擋油環和圓錐滾子軸承連接所述軸承端蓋，所述軸另一端經圓錐滾子軸承連接所述聯軸器，所述槳葉通過鍵銷固定在所述軸上。

上述主控制系統的結構：一個微處理器經驅動隔離電路連接一個驅動逆變橋電路、連接一個電流檢測電路、經位置傳感電路連接直流無刷電機、連接電源管理系統、復位電路、接口轉換電路、一個舵機和沉浮系統，所述檢測電路同時與直流無刷電機和驅動逆變橋電路相連接，所述接口轉換電路連接姿態傳感系統、任務傳感系統和衛星定位通訊系統，所述舵機與所述槳葉相連；所述主控制系統用于控制直流無刷電機，實現機器人的驅動和制動等控制，在洋流驅動條件下實現逆變發電控制；所述主控制系統通過控制所述舵機實現對所述槳葉的驅動，進而實現機器人的轉向控制；所述主控制系統通過控制沉浮系統實現機器人的上升與下潛，進而控制機器人的水深。