[發(fā)明專(zhuān)利]一種小型水下設(shè)備的零動(dòng)力懸停系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011244039.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112224366B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇;耿濤;葉錦華;劉淑君;張軒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞小豚智能技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B63C11/52
• 分類(lèi)號(hào): B63C11/52;B63G8/14
• 代理公司: 東莞卓為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44429
• 代理人: 齊海迪

本發(fā)明公開(kāi)了一種小型水下設(shè)備的零動(dòng)力懸停系統(tǒng)，包括水密倉(cāng)、升降控制器和水電解模塊，所述水密倉(cāng)的底部設(shè)置有通水口，頂部設(shè)置有放氣口，所述升降控制器包括姿態(tài)角度傳感器、單片機(jī)、電磁閥控制回路和放氣電磁閥，所述放氣電磁閥設(shè)置在所述水密倉(cāng)頂部的放氣口處，本懸停系統(tǒng)的電子電路均采用密封部件內(nèi)置在水密倉(cāng)內(nèi)部。本懸停系統(tǒng)的單片機(jī)通過(guò)控制放氣電磁閥及水電解模塊，調(diào)整水密倉(cāng)內(nèi)的氣壓，改變水密倉(cāng)內(nèi)的水位，間接采用浮力實(shí)現(xiàn)懸停，在懸停狀態(tài)時(shí)，耗能部件放氣電磁閥及水電解模塊處于關(guān)閉狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)零動(dòng)力的水下懸停，為小型水下設(shè)備的水下懸停實(shí)現(xiàn)了更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下浮力驅(qū)動(dòng)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種小型水下設(shè)備的零動(dòng)力懸停系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

為了提高單位水域的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，一般會(huì)采用多種魚(yú)龜類(lèi)混養(yǎng)的方式，不同種類(lèi)的魚(yú)群，生活在不同的水深。高密度的立體多層水產(chǎn)養(yǎng)殖方式，對(duì)提高魚(yú)類(lèi)生存環(huán)境提出了更高的要求。全自動(dòng)定期投食、增氧、殺菌各種高科技的手段，都是基于對(duì)魚(yú)群的實(shí)時(shí)監(jiān)控，采集魚(yú)群健康數(shù)據(jù)后的最優(yōu)決策。現(xiàn)有的監(jiān)控安裝方式，常見(jiàn)的有固定立柱安裝及水下機(jī)器人兩種方式。固定立柱方式，監(jiān)控的范圍太窄，需要布控的監(jiān)控點(diǎn)太多，已經(jīng)很難滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的監(jiān)控需求。現(xiàn)有的水下機(jī)器人設(shè)備，一般采用上下方向螺旋槳的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的上浮、下沉及懸停。這種方式最大的缺陷在于，即使在懸停不動(dòng)的狀態(tài)下，也有較大的動(dòng)力消耗，從而導(dǎo)致水下機(jī)器人設(shè)備的續(xù)航能力很弱。

我們研究過(guò)水下懸停監(jiān)控機(jī)器人的工作方式，認(rèn)為監(jiān)控機(jī)器人雖然也有上浮下沉前后左右六個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)需求，但是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間是非常短的，一般到達(dá)目的位置及高度后，長(zhǎng)時(shí)間的狀態(tài)時(shí)懸停靜止?fàn)顟B(tài)，所以，只是需要降低懸停時(shí)水下機(jī)器人的動(dòng)力消耗，就可以大幅提升水下懸停監(jiān)控機(jī)器人的續(xù)航時(shí)間。因此，我們提出了采用此種零動(dòng)力水下懸停系統(tǒng)的思路，采用這種方式懸停的水下懸停監(jiān)控機(jī)器人，維持懸停時(shí)，不再消耗動(dòng)力，從而可以把小型設(shè)備寶貴的動(dòng)力資源全部用于攝像傳感器及控制系統(tǒng)。從而讓水下懸停監(jiān)控機(jī)器人數(shù)天甚至數(shù)十天的續(xù)航要求得到了滿(mǎn)足和解決。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于小型水下設(shè)備的零動(dòng)力懸停系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

一種小型水下設(shè)備的零動(dòng)力懸停系統(tǒng)，包括水密倉(cāng)、設(shè)置在水密倉(cāng)內(nèi)部用于產(chǎn)生氣體的水電解模塊、以及控制水密倉(cāng)運(yùn)動(dòng)的升降控制器；所述水密倉(cāng)的底部設(shè)置有通水口，所述水密倉(cāng)的頂部設(shè)置有放氣口；所述升降控制器包括升降控制線路板模塊和升降控制執(zhí)行模塊，所述升降控制線路板模塊包括姿態(tài)角度傳感器、單片機(jī)、電磁閥控制回路，所述升降控制執(zhí)行模塊包括用于控制所述放氣口開(kāi)閉的放氣電磁閥；所述姿態(tài)角度傳感器將所述懸停系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)傳送給所述單片機(jī)，所述單片機(jī)通過(guò)電磁閥控制回路控制所述放氣電磁閥開(kāi)閉；所述水電解模塊包括水電解線路板模塊和惰性金屬電極；所述單片機(jī)通過(guò)所述水電解線路板模塊控制所述惰性金屬電極工作產(chǎn)生氣體；所述升降控制線路板模塊和水電解線路板模塊密封設(shè)置在所述水密倉(cāng)的內(nèi)頂部；所述放氣電磁閥設(shè)置在所述水密倉(cāng)頂部的放氣口處；所述惰性金屬電極設(shè)置在所述水密倉(cāng)的內(nèi)底部。

進(jìn)一步地，所述姿態(tài)角度傳感器包括陀螺儀、加速度計(jì)、地磁傳感器和氣壓傳感器，用于監(jiān)測(cè)并求解所述懸停系統(tǒng)的實(shí)時(shí)海拔位置、朝向角度、運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度。

進(jìn)一步地，所述水電解線路板模塊包括恒流恒壓控制電路，所述單片機(jī)通過(guò)所述恒流恒壓控制電路控制所述惰性金屬電極工作。

進(jìn)一步地，所述水電解線路板模塊還包括所述H橋驅(qū)動(dòng)電路，所述單片機(jī)通過(guò)所述恒流恒壓控制電路和所述H橋驅(qū)動(dòng)電路控制所述惰性金屬電極工作。

進(jìn)一步地，所述惰性金屬電極為兩個(gè)鈦合金金屬電極組成，所述惰性金屬電極進(jìn)行電鍍鉑或銥處理。

進(jìn)一步地，所述水密倉(cāng)的底部設(shè)置有兩個(gè)通水口，兩個(gè)通水口一前一后的排列設(shè)置在所述水密倉(cāng)的底部。

一種小型水下設(shè)備的零動(dòng)力懸停方法，包括：