[发明专利]基于自主水下航行器的水面辅助机器人及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水面机器人，特别涉及一种为自主水下航行提供辅助工作的水面辅助机器人及使用的方法，即基于自主水下航行器的水面辅助机器人及使用方法。

背景技术

随着人类对海洋探索的不断深入，深海技术得到了快速发展，水下航行器作为一种探索海洋的工具其应用变得越来越广泛。根据控制方式的不同，水下航行器可分为自主水下航行器和遥控水下航行器，遥控水下航行器是一种在基站的控制之下工作的水下航行器，通过电缆可进行高速通信，并且能输配电能，但受电缆的长度的限制，其工作范围有限；自主水下航行器在无人操控的情况下进行深海作业，其工作范围宽，并通过携带大容量蓄电池提高其续航能力，但对于长时间深海工作的自主水下航行器，会有通信慢、定位不连续、能量补充困难等问题。

目前，自主水下航行器在深海作业时，通信方式采用较多的是水声通信，其传输速度慢，数据量小，基本不能完成大量数据的高速传输，如传输高清视频数据、高清图片数据。水面船舶可采用无线电、卫星、惯性导航系统(INS)等进行定位导航，而水下航行器在水底基本只能通过水声技术定位，或者浮出水面定位。若采用水声定位需要水下定位系统配合，并且只能作用于局部海域，当在大面积海域作业时，水声定位的实施难度大；若采用浮出水面定位将会极大的降低水下航行器的工作效率，而且定位不具有连续性。航行器的电能补充方式主要有：电磁隔离充电、通过电缆插头充电、打捞更换电池。电磁隔离充电能在海平面下通过电磁感应进行非接触式充电，这种充电方式方便，但充电时间长，损耗大；电缆插头充电，其充电速度较快，但是需要将电缆与航行器连接，其操作繁琐；打捞更换电池可直接安装满电电池，但需要打捞和拆装，并且对自主水下航行器的密封有不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的自主水下航行工作的水面辅助机器人。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于自主水下航行器的水面辅助机器人，包括设置在自主水下航行器上的水面辅助机装置；所述水面辅助装置包括随自主水下航行器同步移动的能源补给装置和无线信号中继装置；所述能源补给装置和无线信号中继装置均通过缆线与自主水下航行器相互连接。

作为对本发明所述的基于自主水下航行器的水面辅助机器人的改进：所述能源补给装置和无线信号中继装置均设置在船型结构机器人机身上；所述机器人机身内设置有控制系统、运动系统、缆线管理系统、追踪导航系统以及辅助系统；所述控制系统分别与无线信号中继装置、能源补给装置、运动系统、缆线管理系统、追踪导航系统、辅助系统以及自主水下航行器信号连接；并通过控制无线信号中继装置、能源补给装置、运动系统、缆线管理系统、追踪导航系统以及辅助系统实现水面辅助机器人与自主水下航行器保持在水平方向上的同步移动；所述能源补给装置分别与无线信号中继装置、控制系统、运动系统、缆线管理系统、追踪导航系统、辅助系统以及自主水下航行器电连接。

作为对本发明所述的基于自主水下航行器的水面辅助机器人的进一步改进：所述无线信号中继装置包括无线电模块、卫星定位导航模块以及光缆通信模块；所述光缆通信模块通过缆线与自主水下航行器信号连接；所述能源补给装置通过缆线与自主水下航行器电连接；所述控制系统与无线电模块、卫星定位导航模块以及光缆通信模块信号连接；所述能源补给装置与控制系统、无线电模块、卫星定位导航模块以及光缆通信模块电连接。

作为对本发明所述的基于自主水下航行器的水面辅助机器人的进一步改进：所述缆线管理系统包括缆线收放器、缆线状态监测器；所述的缆线收放器为通过电机带动的收放线装置，所述缆线均匀地缠绕在收放线装置的卷筒上；所述的缆线状态监测器与缆线之间信号连接，实现缆线传输状态的监测；所述缆线收放器和缆线状态监测器均与控制系统信号连接；所述缆线内集成光纤线、电缆线和监测线；所述缆线收放器和缆线状态监测器均与能源补给装置电连接。

作为对本发明所述的基于自主水下航行器的水面辅助机器人的进一步改进：所述运动系统包括推进器、运动控制器；所述推进器包括分别设置在机器人机身左、右两侧的左推进器和右推进器；所述运动控制器分别与控制系统、左推进器和右推进器信号连接；所述运动控制器、左推进器和右推进器均与能源补给装置电连接。

作为对本发明所述的基于自主水下航行器的水面辅助机器人的进一步改进：所述追踪导航系统包括惯性导航系统、水声定位通信模块和多普勒测速仪；所述惯性导航系统、水声定位通信模块和多普勒测速仪均与控制系统信号连接，所述自主水下航行器上的惯性导航系统通过缆线与控制系统信号连接；