[發明專利]一種軌道式水質監測機器人

有效

• 申請號: 202010894287.2
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112124113B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 何小龍;張剛;陳躍華;楊尚志
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B60L53/31
• 分類號: B60L53/31;B63C11/52;G01N33/18;G05D1/10
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

1.一種軌道式水質監測機器人，其特征在于包括水下軌道組件、傳感器艙組件、機體組件、充電通訊組件、n個充電樁、n個給電裝置、n個鎖死組件、n個第一ZigBee模塊、陸地供電通信組件,n為大于等于2的整數，所述的水下軌道組件包括水下軌道和小車，所述的水下軌道安裝在監測水域中，所述的小車位于所述的水下軌道上并受力能夠沿著所述的水下軌道行進，所述的傳感器艙組件包括水質傳感器模塊和第一機架，所述的第一機架安裝在所述的小車上，所述的水質傳感器模塊安裝在所述的第一機架上，所述的水質傳感器模塊用于在監測水域采集水質數據，所述的機體組件包括動力模塊、第一控制模塊、電源模塊、電源管理模塊和第二機架，所述的第二機架安裝在所述的第一機架上，所述的動力模塊、所述的第一控制模塊、所述的電源模塊和所述的電源管理模塊分別安裝在所述的第二機架上，所述的電源模塊為所述的動力模塊、所述的水質傳感器模塊和所述的第一控制模塊提供工作電源，所述的動力模塊用于驅動所述的小車使其在所述的水下軌道上行進，所述的第一控制模塊用于控制所述的動力模塊的運行狀態，所述的電源管理模塊分別與所述的電源模塊和所述的第一控制模塊連接，所述的電源管理模塊中設置有最小電量和最大電量，所述的第一控制模塊與所述的水質傳感器模塊連接，從所述的水質傳感器模塊處獲取水質數據，n個所述的充電樁間隔分布安裝在所述的水下軌道的一側，且n個所述的充電樁中的2個充電樁分別安裝在所述的水下軌道的起點和終點一側，n個所述的鎖死組件一一對應安裝在n個所述的充電樁上，每個所述的鎖死組件用于將所述的小車鎖緊，n個所述的第一ZigBee模塊一一對應安裝在n個所述的鎖死組件上，所述的充電通訊組件包括自動伸縮式受電裝置、GNSS定位模塊、機載無線通訊模塊和支撐桿，所述的自動伸縮式受電裝置、所述的GNSS定位模塊和所述的機載無線通訊模塊均通過所述的支撐桿安裝在所述的第二機架上，所述的GNSS定位模塊與所述的第一控制模塊連接，所述的自動伸縮式受電裝置、所述的GNSS定位模塊和所述的機載無線通訊模塊分別位于監測水域水面之上，n個所述的給電裝置一一對應安裝在n個所述的充電樁上，用于將n個所述的充電樁的電源端一一對應引出，所述的自動伸縮式受電裝置與所述的電源模塊連接將所述的電源模塊的充電端引出，所述的第一控制模塊分別與所述的機載無線通訊模塊和所述的自動伸縮式受電裝置連接，非充電狀態時，所述的自動伸縮式受電裝置處于收縮狀態，充電狀態時，所述的自動伸縮式受電裝置處于伸長狀態，所述的陸地供電通信組件包括智能終端、陸地供電模塊、第二ZigBee模塊、陸地無線通訊模塊和第二控制模塊，所述的陸地供電模塊分別與n個所述的充電樁連接，用于為n個所述的充電樁供電，所述的智能終端分別與所述的陸地無線通訊模塊和所述的第二控制模塊連接，所述的陸地無線通訊模塊與所述的機載無線通訊模塊通過無線網絡進行通訊，所述的第二控制模塊分別與所述的第二ZigBee模塊和所述的陸地供電模塊連接，所述的第二ZigBee模塊和n個所述的第一ZigBee模塊分別通過無線網連接，所述的第二控制模塊通過所述的第二ZigBee模塊和n個所述的第一ZigBee模塊與n個所述的鎖死組件通訊,所述的GNSS定位模塊用于對所述的小車的位置進行定位并生成位置信號，所述的第一控制模塊能從所述的GNSS定位模塊處獲取所述的小車的位置信息并通過所述的機載無線通訊模塊和所述的陸地無線通訊模塊將位置信息發送給所述的智能終端；

當所述的小車執行巡檢任務時，使用者在所述的智能終端處設置包括巡航間隔和巡航運行速度的巡航任務，并將該巡航任務通過所述的陸地無線通訊模塊和所述的機載無線通訊模塊發送給所述的第一控制模塊，所述的第一控制模塊將巡航任務轉換為用于驅動所述的動力模塊的驅動信號控制所述的動力模塊的運行狀態，所述的動力模塊驅動所述的小車沿所述的水下軌道行進，在所述的小車行進過程中，所述的水質傳感器模塊實時采集水質數據，所述的第一控制模塊實時從所述的水質傳感器模塊處獲取水質數據，并將水質數據通過所述的機載無線通訊模塊和所述的陸地無線通訊模塊發送至所述的智能終端處留存，在所述的小車執行巡檢任務過程中，所述的電源管理模塊實時檢測所述的電源模塊的電量，當所述的電源模塊的電量小于最小電量時，所述的電源管理模塊生成低電量信號反饋至所述的第一控制模塊，所述的第一控制模塊將該低電量信號通過所述的機載無線通訊模塊和所述的陸地無線通訊模塊發送給所述的智能終端，此時所述的第一控制模塊從所述的GNSS定位模塊處獲取所述的小車的當前位置信息，并將所述的小車前進方向上離所述的小車最近的充電樁作為本次充電樁，同時將所述的小車的當前位置信息通過所述的機載無線通訊模塊和所述的陸地無線通訊模塊上傳給所述的智能終端，然后所述的第一控制模塊將當前巡航任務備份即對巡航間隔和巡航運行速度進行存儲，所述的第一控制模塊內預存有n個所述的充電樁的位置信息表和充電運行速度數據，所述的第一控制模塊從n個所述的充電樁的位置信息表中選取本次充電樁位置信息并讀取充電運行速度數據，所述的第一控制模塊根據充電運行速度數據驅動所述的動力模塊將所述的小車導航至本次充電樁處停止，當所述的小車抵達本次充電樁后，所述的智能終端發送通電指令給所述的第二控制模塊，所述的第二控制模塊控制所述的陸地供電模塊給n個所述的充電樁供電，所述的智能終端生成鎖死指令發送給所述的第二控制模塊，所述的第二控制模塊通過所述的第二ZigBee模塊和設置在本次充電樁處的鎖死組件處的第一ZigBee模塊發送鎖緊指令給鎖死組件控制本次充電樁處的鎖死組件將小車鎖死，然后所述的第一控制模塊控制所述的自動伸縮式受電裝置伸出與本次充電樁處的給電裝置對接，對所述的電源模塊進行充電，當所述的電源管理模塊檢測到所述的電源模塊的電量大于等于最大電量時發送反饋信息給所述的第一控制模塊，所述的第一控制模塊控制所述的自動伸縮式受電裝置縮回，同時將充電完成反饋信息發送給所述的智能終端，所述的智能終端發送解鎖指令給所述的第二控制模塊，所述的第二控制模塊通過所述的第二ZigBee模塊和設置在本次充電樁處的鎖死組件處的第一ZigBee模塊發送松開指令給鎖死組件控制本次充電樁處的鎖死組件將小車松開，然后所述的第一控制模塊讀取已備份的巡航任務，控制所述的動力模塊驅動所述的小車繼續進行后續巡航任務，所述的智能終端在接收充電完成信息后延時5分鐘發送斷電指令給所述的第二控制模塊，所述的第二控制模塊控制所述的陸地供電模塊停止給n個所述的充電樁供電，當所述的小車從所述的水下軌道的起點運行到所述的水下軌道的終點時，完成一次巡航，此時所述的小車等待一個巡航間隔后再從所述的水下軌道的終點返回運行到所述的水下軌道的起點，然后再等待一個巡航間隔，繼續從所述的水下軌道的起點運行到所述的水下軌道的終點，以此循環執行巡航任務。