[發明專利]一種海底步行機器人長期探測系統及其工作方法

有效

• 申請號: 201710053512.8
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106970541B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 陳剛;李倩雯
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04;G01C13/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 葉志堅

1.一種海底步行機器人長期探測系統的工作方法，該工作方法分為兩種模式：探測模式和探測、充電混合模式；其特征在于：

當海底移動探測集群電能充足時，海底步行機器人長期探測系統工作在探測模式，其中所有的水下步行機器人探測系統工作在探測模式；當海底移動探測集群中有一個或多個水下步行機器人探測系統電能不足時，海底步行機器人長期探測系統工作在探測、充電混合模式，其中電能充足的水下步行機器人探測系統工作在探測模式，電能不足的水下步行機器人探測系統工作在充電模式；

探測模式工作過程為：

陸上固定基站中的工業控制計算機根據探測任務規劃海底移動探測集群中各個水下步行機器人探測系統的水下步行機器人的行走路徑，并生成控制指令；工業控制計算機通過光電復合纜將控制信號傳遞給海底固定基站中的電壓轉換及信號傳輸模塊；電壓轉換及信號傳輸模塊將接受的信號傳輸給海底固定無線通訊模塊，海底固定無線通訊模塊通過無線信號將控制指令傳遞給相應的水下步行機器人探測系統中的無線通訊模塊，進而將信號傳輸給水下步行機器人；基于收到的控制指令，水下步行機器人在海底以一定路徑行走，慣性導航系統、攝像系統、聲學多普勒流速剖面儀和溫鹽深儀的探測數據不斷傳輸給水下步行機器人進行儲存；水下步行機器人通過無線通訊模塊不斷將慣性導航系統、聲學多普勒流速剖面儀和溫鹽深儀的數據傳遞給海底固定無線通訊模塊；海底固定無線通訊模塊將數據傳輸給電壓轉換及信號傳輸模塊，進一步通過光電復合纜將探測數據傳輸給陸上固定基站中的工業控制計算機；工業控制計算機接收探測數據并保存分析；

探測、充電混合模式工作過程為：

電能充足的水下步行機器人探測系統繼續工作在探測模式，電能不足的水下步行機器人探測系統進入充電模式；電能不足的水下步行機器人探測系統通過無線通訊模塊將充電請求信號發送給海底固定無線通訊模塊，海底固定無線通訊模塊將信號傳輸給電壓轉換及信號傳輸模塊，進一步通過光電復合纜將信號傳輸給陸上固定基站中的工業控制計算機；陸上固定基站中的工業控制計算機為水下步行機器人規劃回程路徑，并生成控制指令，工業控制計算機通過光電復合纜將控制信號傳遞給海底固定基站中的電壓轉換及信號傳輸模塊；電壓轉換及信號傳輸模塊將接收的信號傳輸給海底固定無線通訊模塊，海底固定無線通訊模塊通過無線信號將控制指令傳遞給相應的水下步行機器人探測系統中的無線通訊模塊，進而將信號傳輸給水下步行機器人；水下步行機器人根據接收到的信號行進，當水下步行機器人行進返回到海底固定基站旁邊指定位置時，水下步行機器人停止行走，并控制濕插拔接頭公頭與海底固定濕插拔接頭母頭進行對接，對接完成后，陸上固定基站中的電源將電能通過光電復合纜、電壓轉換及信號傳輸模塊、海底固定濕插拔接頭母頭和濕插拔接頭公頭不斷傳輸給水下步行機器人，從而對水下步行機器人進行充電；充電過程中的水下步行機器人將儲存的探測數據通過濕插拔接頭公頭、海底固定濕插拔接頭母頭、電壓轉換及信號傳輸模塊和光電復合纜傳輸給陸上固定基站中的工業控制計算機，工業控制計算機將接收到的數據進行儲存分析；當水下步行機器人充電完成后，水下步行機器人控制濕插拔接頭公頭與海底固定濕插拔接頭母頭分離，從而繼續進入探測模式；

該工作方法使用的探測系統，包括陸上固定基站、光電復合纜、海底固定基站和海底移動探測集群；其特征在于：

陸上固定基站置于陸地上，由電源、工業控制計算機組成，電源與工業控制計算機連接為其提供電能；陸上固定基站和海底固定基站之間通過光電復合纜連接；

海底固定基站置于海底并固定，由電壓轉換及信號傳輸模塊、海底固定攝像系統、海底固定無線通訊模塊和海底固定濕插拔接頭母頭組成；電壓轉換及信號傳輸模塊與光電復合纜連接；海底固定攝像系統、海底固定無線通訊模塊和海底固定濕插拔接頭母頭分別與電壓轉換及信號傳輸模塊連接；

海底移動探測集群由n個水下步行機器人探測系統組成，其中n大于等于1；水下步行機器人探測系統由水下步行機器人、慣性導航系統、濕插拔接頭公頭、無線通訊模塊、攝像系統、聲學多普勒流速剖面儀和溫鹽深儀組成；慣性導航系統、濕插拔接頭公頭、無線通訊模塊、攝像系統、聲學多普勒流速剖面儀和溫鹽深儀分別安裝于水下步行機器人上；水下步行機器人為慣性導航系統、無線通訊模塊、攝像系統、聲學多普勒流速剖面儀和溫鹽深儀提供電能并與它們之間傳遞信號；無線通訊模塊通過無線通訊方式與海底固定基站中的海底固定無線通訊模塊進行通訊；各個水下步行機器人探測系統之間也可通過無線通訊模塊互相通信。