[发明专利]一种多功能智能水下机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机械、电子和软件技术领域，具体地说，涉及一种多功能智能水下机器人。

背景技术

随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增多，人类消耗的自然资源越来越多，陆地上的资源正在日益减少，而占地球表面积71％的海洋和海洋底部却蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。海洋作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一，已经成为各国的重要战略目标，是近几年国际上激烈竞争的焦点之一，有很多国家都在进行海洋资源开发，以美国为代表的发达国家更是把海洋开发列为国家的长远计划。我国作为一个海洋大国，蓝色国土约为陆地国上面积的三分之一，且在这辽阔的海域内蕴藏的极其丰富的资源。智能水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)现已成为探索海洋、开发海洋所必不可少的重要装备，是建设海洋强国、捍卫国家安全和实现可持续发展的重要保证。

实际上，随着微电子技术、计算机技术、人工智能技术、小型化导航设备以及控制软硬件技术的发展，AUV已成为各发达国家海洋技术研究的前沿。AUV不仅仅意味着是无人驾驶的无缆水下潜器，更重要的是它有自身的动力源和独立的控制系统，能够自主执行复杂海洋环境中的预定航行任务。与遥控式水下潜器(Remotely operated vehicle，ROV)相比，AUV具有活动范围大、下潜深、不怕电缆纠缠、可进入复杂海洋环境中、不需要庞大的水面支持系统、占用甲板面积小、作业费用低等优点。因此，从民用方面的水下调查、海洋开发、海底工程施工和水下搜救到军用方面的反水雷战、水下侦察等都是其具体的应用领域。AUV根据功能和机动特性可分为两种：巡航式信息型，用于勘测、搜索、物品运输等，在其执行任务期间连续航行，一般靠舵面和螺旋桨推进器实现运动控制；悬停式作业型，用于水下物体的检查并完成一定操作，工作时保持在水中的位置和姿态，一般需要多个推进器和控制面产生需要的控制力和力矩。这两种AUV在功能上的差异决定了其结构及机动特性上存在较大的不同，因此，一种型号的AUV很难同时胜任不同的任务需求。目前，使命需求的不断复杂化和多样化迫使AUV朝着系统化、多功能化及集群技术方向发展。现有技术中的智能水下机器人存在功能单一、活动范围小、操作不便等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种多功能智能水下机器人，采用开架式布局和模块化设计，允许根据需要选择第三方工具和传感器集成到AUV内部，以实现更多订制功能，具有活动范围大、机动灵活的特点，可被广泛应用于军事和民用领域。

其具体技术方案为：

一种多功能智能水下机器人，包括机械系统、电子系统和软件系统，所述机械系统包括框架结构、密封舱体、摄像头、执行机构及附件；所述电子系统由主控开关、主电源、电缆和各个用电器组成，为舱内主控计算机、各种传感器和外围设备提供了交互界面；所述软件系统包括上位机和下位机两层架构，上位机系统是AUV的行动指挥中心，负责对下位机上传的信息进行处理，判断进行动作决策，然后给下位机发送指令，下位机再分配给推进器、机械臂、气动装置等执行机构以完成既定任务；在信息到策略的过程中，分为时间、图像、水声、深度等优先级，AUV根据不同的优先级执行不同的任务，直至最后浮出水面。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明采用开架式布局，模块化设计，允许根据需要选择第三方工具和传感器集成到AUV内部，以实现更多订制功能。

本发明将气体驱动技术用于水下机器人执行机构的驱动。与之相比，传统的电气传动方式易受温度、湿度、震动和腐蚀环境等条件影响，且运动部件惯性大，换向慢，这使其应用存在一定局限性。采用气动技术容易获得较大的力和力矩，在相同输出功率的条件下，较其他传动装置结构紧凑、体积小、质量轻，具有低功耗，可靠性高的优点。

附图说明

图1为多功能智能水下机器人机械系统组成图；

图2为电子系统架构图；

图3为下位机架构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步洋细地说明。

参照图1、图2、图3，本发明的多功能智能水下机器人包括以下组成部分：

(一)机械系统