[發(fā)明專利]一種高速智能水下航行器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110425201.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN113071639A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇玉民;林健峰;韓陽;王超;趙大剛;郭春雨;孫聰;胡健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B63C11/52
• 分類號(hào): B63C11/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于水下航行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速智能水下航行器。本發(fā)明基于伯努利原理，通過滾動(dòng)面裝置實(shí)現(xiàn)水下航行器的快速避障，其中滾動(dòng)面的表面有凹槽，可以增加與流體的接觸面積，從而提高對(duì)流體的帶動(dòng)作用。本發(fā)明通過聲學(xué)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的障礙物并提供示警，通過雙目攝像系統(tǒng)以及基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)智能識(shí)別近距離障礙物的距離與形狀，并精準(zhǔn)控制推進(jìn)器與滾動(dòng)面裝置實(shí)現(xiàn)避障。本發(fā)明可在水下高速行駛，能夠在復(fù)雜海洋環(huán)境中實(shí)現(xiàn)智能避障，并提供高機(jī)動(dòng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下航行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速智能水下航行器。

背景技術(shù)

水下航行器可配置溫鹽深測(cè)量儀、海流剖面儀、磁向傳感器等負(fù)載，按預(yù)設(shè)模式執(zhí)行任務(wù)，測(cè)量收集海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，支撐海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境建設(shè)。水下航行器還可配置光學(xué)和聲學(xué)設(shè)備，抵近傳統(tǒng)平臺(tái)難以進(jìn)入或有爭議的航道、港口和基地等目標(biāo)附近，執(zhí)行信號(hào)測(cè)量等任務(wù)。水下自主避障、水面障礙規(guī)避與自主決策、漁網(wǎng)規(guī)避與自主脫困等也是水下航行器的關(guān)鍵能力。未來水下航行器將逐漸替代部分傳統(tǒng)平臺(tái)執(zhí)行長期重復(fù)、持久枯燥、危險(xiǎn)的任務(wù)，甚至擴(kuò)展延伸原有平臺(tái)的某些功能，并承擔(dān)信息中繼等功能。傳統(tǒng)的側(cè)推裝置占用空間大且不適用于高速水下航行器的快速避障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供能夠在復(fù)雜海洋環(huán)境中實(shí)現(xiàn)智能避障，并提供高機(jī)動(dòng)性的一種高速智能水下航行器。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：包括水下航行器殼體；所述的水下航行器殼體的首部安裝有雙目攝像系統(tǒng)和聲納探測(cè)系統(tǒng)，尾部安裝有推進(jìn)系統(tǒng)，內(nèi)部安裝有控制系統(tǒng)和兩組滾動(dòng)裝置；所述的滾動(dòng)裝置包括滾動(dòng)面和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的滾動(dòng)面上均勻分布有沿水下航行器殼體船寬方向的凹槽；第一組滾動(dòng)裝置的滾動(dòng)面設(shè)置在水下航行器殼體的頂面中部，第二組滾動(dòng)裝置的滾動(dòng)面設(shè)置在水下航行器殼體的底面中部，滾動(dòng)面通過滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可沿水下航行器殼體船長方向滾動(dòng)；當(dāng)水下航行器需要向上運(yùn)動(dòng)避讓障礙物時(shí)，第一組滾動(dòng)裝置的滾動(dòng)面向水下航行器殼體的尾部滾動(dòng)，第二組滾動(dòng)裝置的滾動(dòng)面向水下航行器殼體的首部滾動(dòng)；當(dāng)水下航行器需要向下運(yùn)動(dòng)避讓障礙物時(shí)，第一組滾動(dòng)裝置的滾動(dòng)面向水下航行器殼體的首部滾動(dòng)，第二組滾動(dòng)裝置的滾動(dòng)面向水下航行器殼體的尾部滾動(dòng)。

本發(fā)明還可以包括：

所述的雙目攝像系統(tǒng)包括第一高清攝像頭和第二高清攝像頭；所述的聲納探測(cè)系統(tǒng)包括第一聲納傳感器、水下可調(diào)節(jié)LED燈和第二聲納傳感器；所述的水下可調(diào)節(jié)LED燈安裝在水下航行器殼體前端的中部；所述的第一高清攝像頭與第一聲納傳感器安裝在水下航行器殼體前端的左側(cè)；所述的第二高清攝像頭與第二聲納傳感器安裝在水下航行器殼體前端的右側(cè)；所述聲納探測(cè)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的障礙物后，控制系統(tǒng)開啟水下可調(diào)節(jié)LED燈，提供前方水下近距離環(huán)境的照明；所述的雙目攝像系統(tǒng)獲取近距離障礙物的圖像，并通過控制系統(tǒng)識(shí)別近距離障礙物的距離與形狀。

所述的推進(jìn)系統(tǒng)包括尾翼、第一推進(jìn)器和第二推進(jìn)器；所述的尾翼安裝在水下航行器殼體頂面的尾部中央；所述的水下航行器殼體頂面的尾部左側(cè)開設(shè)有第一推進(jìn)器入流孔，水下航行器殼體頂面的尾部右側(cè)開設(shè)有第二推進(jìn)器入流孔，水下航行器殼體后端左側(cè)開設(shè)有第一推進(jìn)器出流孔，水下航行器殼體后端右側(cè)開設(shè)有第二推進(jìn)器出流孔；所述的第一推進(jìn)器安裝在由第一推進(jìn)器入流孔和第一推進(jìn)器出流孔交匯構(gòu)成的空間中；所述的第二推進(jìn)器安裝在由第二推進(jìn)器入流孔和第二推進(jìn)器出流孔交匯構(gòu)成的空間中；當(dāng)水下航行器需要向左運(yùn)動(dòng)避讓障礙物時(shí)，第一推進(jìn)器增大轉(zhuǎn)速，第二推進(jìn)器減小轉(zhuǎn)速；當(dāng)水下航行器需要向右運(yùn)動(dòng)避讓障礙物時(shí)，第一推進(jìn)器減小轉(zhuǎn)速，第二推進(jìn)器增大轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明基于伯努利原理，通過滾動(dòng)面裝置實(shí)現(xiàn)水下航行器的快速避障，其中滾動(dòng)面的表面有凹槽，可以增加與流體的接觸面積，從而提高對(duì)流體的帶動(dòng)作用。本發(fā)明通過聲學(xué)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的障礙物并提供示警，通過雙目攝像系統(tǒng)以及基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)智能識(shí)別近距離障礙物的距離與形狀，并精準(zhǔn)控制推進(jìn)器與滾動(dòng)面裝置實(shí)現(xiàn)避障。本發(fā)明可在水下高速行駛，能夠在復(fù)雜海洋環(huán)境中實(shí)現(xiàn)智能避障，并提供高機(jī)動(dòng)性。