[發(fā)明專利]一種多功能海域探測機(jī)器人及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011330208.1
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112455630B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張燕;張強(qiáng);劉洋;胡宴才;張樹豪;郭高陽;薛國慶
• 申請（專利權(quán)）人: 山東交通學(xué)院
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H1/34;B63H11/12;G01D21/02
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1.一種多功能海域探測機(jī)器人，所述多功能海域探測機(jī)器人(1)以矩陣布設(shè)的方式布在待探測海域(2)海水區(qū)域內(nèi)進(jìn)行探測；所述矩陣布設(shè)的方式為多功能海域探測機(jī)器人的數(shù)量按照2×2、3×3……N×N的矩陣布設(shè)方式進(jìn)行布設(shè)，其中N≥2，且為整數(shù)；所述多功能海域探測機(jī)器人包括機(jī)器人本體(3)、行走機(jī)構(gòu)(4)、照明機(jī)構(gòu)(5)、自動控制系統(tǒng)；其中，機(jī)器人本體上設(shè)置有用于安裝行走機(jī)構(gòu)的行走機(jī)構(gòu)安裝部，以及用于安裝照明機(jī)構(gòu)的照明機(jī)構(gòu)安裝部；所述行走機(jī)構(gòu)(4)包括對稱設(shè)置在機(jī)器人本體左右兩側(cè)并位于前端和尾端的運(yùn)動組件，即所述運(yùn)動組件一共具有4組，每組所述運(yùn)動組件包括一個X向運(yùn)動組件(6)、一個Y向運(yùn)動組件(7)和兩個Z向運(yùn)動組件(8)；所述X向運(yùn)動組件橫向安裝在所述機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)一側(cè)的端部，用于海域探測機(jī)器人的X向水平運(yùn)動；所述Y向運(yùn)動組件與所述X向運(yùn)動組件位于機(jī)器人本體同一側(cè)，并與X向運(yùn)動組件垂直且位于同一水平面上，用于海域探測機(jī)器人的Y向水平運(yùn)動；所述Z向運(yùn)動組件為兩個，分別控制+Z向和-Z向的豎直運(yùn)動；所述Z向運(yùn)動組件安裝在垂直于X向運(yùn)動組件與Y向運(yùn)動組件所在的水平面的豎直平面上；所述自動控制系統(tǒng)包括：控制器、傳感器組件、通信組件、遠(yuǎn)程工控機(jī)(12)；所述傳感器組件與控制器數(shù)據(jù)信號連接；所述控制器通過通信組件與相鄰的海域探測機(jī)器人及遠(yuǎn)程工控機(jī)通信連接；所述控制器包括數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)通訊總線單元、數(shù)據(jù)串口通訊單元、GPS定位單元、驅(qū)動電路單元、計時器單元；所述數(shù)據(jù)通訊總線單元分別與數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)串口通訊單元、GPS定位單元、驅(qū)動電路單元、計時器單元電連接；所述驅(qū)動電路單元與行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動連接；所述數(shù)據(jù)通訊總線單元還與相鄰的海域探測機(jī)器人的數(shù)據(jù)通訊總線單元、以及遠(yuǎn)程工控機(jī)無線通訊連接；其中，所述傳感器組件安裝在機(jī)器人本體的前方、左側(cè)前端、左側(cè)中央、左側(cè)后端、右側(cè)前端、右側(cè)中央、右側(cè)后端及后方；每個所述傳感器組件包括激光測距傳感器(13)、CMOS傳感器(14)、毫米波雷達(dá)傳感器(15)；所述激光測距傳感器(13)和毫米波雷達(dá)傳感器(15)作為距離檢測主要元件；所述CMOS傳感器(14)作為距離檢測輔助元件；所述激光測距傳感器(13)、CMOS傳感器(14)、毫米波雷達(dá)傳感器(15)間隔設(shè)置在預(yù)設(shè)的位置處分別用于實時檢測海域探測機(jī)器人與相鄰的海域探測機(jī)器人之間的距離，從而保證以組網(wǎng)方式運(yùn)行的多個機(jī)器人能夠以矩陣的布設(shè)方式運(yùn)行；所述激光測距傳感器(13)、CMOS傳感器(14)、毫米波雷達(dá)傳感器(15)還能夠用于實時檢測海域探測機(jī)器人與水下障礙物之間的距離信息和圖像信息，并將實時檢測到的信息發(fā)送至控制器；所述控制器將接收到的實時檢測信息經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，首先根據(jù)激光測距傳感器和毫米波傳感器檢測得到的水下障礙物與海域探測機(jī)器人的主檢測距離信息，然后根據(jù)水下障礙物的圖像信息確定水下障礙物的輪廓形狀，通過圖像識別軟件計算得到水下障礙物與海域探測機(jī)器人的輔助檢測距離信息，再將主檢測距離信息與輔助檢測信息所得到的距離值取平均值，并作為實時檢測得到的最終值；根據(jù)最終值的大小與預(yù)設(shè)的距離值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果控制行走機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)；當(dāng)實時檢測得到的最終值小于預(yù)設(shè)的距離值時，控制器控制行走機(jī)構(gòu)的X向運(yùn)動組件和/或Y向運(yùn)動組件和/或Z向運(yùn)動組件工作以調(diào)整海域探測機(jī)器人的運(yùn)動方向，反之，則不作調(diào)整；所述機(jī)器人本體上還設(shè)置有用于收集當(dāng)前待測區(qū)域內(nèi)水的自動收集容器(17)；所述自動收集容器(17)包括儲水盒(18)、設(shè)置于儲水盒內(nèi)的水質(zhì)分析儀(19)、設(shè)置于儲水盒上的進(jìn)水口(20)和出水口(21)；所述水質(zhì)分析儀(19)與控制器數(shù)據(jù)信號連接用于實時檢測儲水盒內(nèi)的水質(zhì)情況，并將實時檢測的水質(zhì)信息發(fā)送至控制器；所述進(jìn)水口(20)和出水口(21)上設(shè)置有自動啟閉板(22)；所述控制器與自動啟閉板(22)控制連接；所述儲水盒的進(jìn)水口和出水口處設(shè)置有與自動啟閉板形狀相適配的導(dǎo)向滑道；所述自動啟閉板滑動設(shè)置于進(jìn)水口和出水口處用于自動打開和關(guān)閉進(jìn)水口和出水口；所述自動啟閉板的邊框處還設(shè)置有電磁鐵；所述進(jìn)水口和出水口處還設(shè)置有與電磁鐵相互配合的鐵片用于將進(jìn)水口和出水口在關(guān)閉狀態(tài)下將自動啟閉板進(jìn)行鎖定限位。