[發(fā)明專利]一種水下弱磁信號(hào)收集機(jī)器人及其探測(cè)目標(biāo)物的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010329247.3
• 申請(qǐng)日: 2020-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN111498066B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付友;劉俊奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): B63C11/52
• 分類號(hào): B63C11/52;G01V3/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種水下弱磁信號(hào)收集機(jī)器人，其特征在于，包括：鎂合金碳纖維殼體、防水的無刷電機(jī)、主板、自旋螺桿、重力舵塊、螺旋槳以及環(huán)狀石墨烯電池；所述主板包括：無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)控制模塊、弱磁傳感器模塊、弱磁信號(hào)收集模塊以及無線通信模塊；

所述鎂合金碳纖維殼體為流線型的甜甜圈結(jié)構(gòu)，所述鎂合金碳纖維殼體抵消急速流動(dòng)水流的沖擊和保護(hù)支撐機(jī)器人的除所述殼體外的其它結(jié)構(gòu)，所述防水的無刷電機(jī)鑲嵌在所述鎂合金碳纖維殼體的中心位置，所述防水的無刷電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)為整個(gè)機(jī)器人在水中行進(jìn)提供推力；

所述主板上的所述無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接所述防水的無刷電機(jī)，所述防水的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)所述防水的無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度；所述運(yùn)動(dòng)姿態(tài)控制模塊連接并驅(qū)動(dòng)所述自旋螺桿，所述自旋螺桿從所述重力舵塊的中心穿過，并且與所述重力舵塊上的螺孔相互嚙合，驅(qū)動(dòng)所述重力舵塊沿所述自旋螺桿的軸向移動(dòng)，通過對(duì)所述收集機(jī)器人的重心移動(dòng)來調(diào)整機(jī)器人在水下的姿態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下弱磁信號(hào)收集機(jī)器人，其特征在于，

所述弱磁傳感器模塊測(cè)量水中的磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)，并將所述磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)傳遞到弱磁信號(hào)收集模塊中進(jìn)行處理，所述弱磁信號(hào)收集模塊將運(yùn)算結(jié)果通過所述無線通信模塊傳遞到上位機(jī)處理，并通過環(huán)狀石墨烯電池提供穩(wěn)定的電能。

3.應(yīng)用權(quán)利要求1-2任意一項(xiàng)所述的收集機(jī)器人的一種水下弱磁信號(hào)收集機(jī)器人探測(cè)目標(biāo)物的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據(jù)設(shè)防的水域的水文特征和待探測(cè)的水域空間的容積，確定所要布置的所述收集機(jī)器人的數(shù)量n；

S2：將所述收集機(jī)器人設(shè)置到指定水域的底部，所述n個(gè)收集機(jī)器人按照間距為a均勻地排列為一字形陣列，以一字陣列的任意一末端為起點(diǎn)，將所述收集機(jī)器人順次標(biāo)號(hào)為1到n；

S3：以1號(hào)收集機(jī)器人為原點(diǎn)，所述n個(gè)收集機(jī)器一字陣列的陣列方向?yàn)閦軸，以向水域延伸的水平面的方向?yàn)?度角，建立柱坐標(biāo)系，則空間中點(diǎn)坐標(biāo)為(α，z，r)；所述向水域延伸的水平面方向與z軸不互相垂直；

S4：采集n個(gè)所述收集機(jī)器人上的所述弱磁傳感器模塊所測(cè)的磁場(chǎng)信號(hào)；采集的信息包括：縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度MXj、橫向磁場(chǎng)強(qiáng)度MYj以及垂直磁場(chǎng)強(qiáng)度MZj，其中，j表示傳感器的編號(hào)，j取值為1到n；

S5：計(jì)算每個(gè)所述收集機(jī)器人收集到的磁場(chǎng)信號(hào)，通過波速行程算法，計(jì)算出所設(shè)防區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布的三維矩陣；

S6：將磁場(chǎng)強(qiáng)度的三維矩陣的結(jié)果變成可視化圖形的表示，顯示在上位機(jī)的屏幕之上；

S7：間隔δ時(shí)間后，再次收集所述n個(gè)所述收集機(jī)器人的傳感器的磁場(chǎng)信號(hào)，得出所設(shè)防水域的磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化微元；所述變化微元包括：縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度變化ΔMXj、橫向磁場(chǎng)強(qiáng)度變化ΔMYj以及垂直磁場(chǎng)強(qiáng)度變化ΔMZj；

S8：計(jì)算出每個(gè)所述收集機(jī)器人收集到的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的微元信號(hào)，通過波速行程算法，計(jì)算出所設(shè)防區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化微元分布的三維矩陣；

S9：將所述磁場(chǎng)強(qiáng)度變化微元分布的三維矩陣的結(jié)果變成可視化圖形的表示，顯示在所述上位機(jī)上；

S10：重復(fù)步驟S4至步驟S9，根據(jù)磁場(chǎng)信號(hào)圖像的變化，探測(cè)設(shè)防水域中的目標(biāo)物，并且確定目標(biāo)物的空間位置、移動(dòng)速度和加速度，并據(jù)此預(yù)測(cè)出目標(biāo)物的運(yùn)動(dòng)軌跡。