[发明专利]一种水下机器人多模态通信控制系统

说明书

本发明公开一种水下机器人多模态通信控制系统，包括水下机器人、机器人模块、浮力装置和控制模块，控制模块包括MCU主控，无线模块、遥控控制器、视频模块；机器人模块嵌入水下机器人内部以驱动水下机器人和根据不同需求挂载不同传感器和模块；机器人模块包括MCU主控、网络模块、摄像模块、动力模块、传感器模块及线缆收放和浮力感应模块；其中网络模块与浮力装置中的网络模块通过线缆直接连接，实现从水下到水面的数据传输；浮力装置嵌入于具有浮力的外壳内，浮力装置内设有MCU主控、网络模块和无线模块；网络模块用于与水下机器人进行通信，浮力装置的无线模块与控制模块的无线模块连接；浮力装置与水下机器人通过网线或光纤进行有线数据传输。

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，特别是涉及一种水下机器人多模态通信控制系统。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，世界各国对海洋的开发、利用和探索呈爆发式的开展，各国在抢占海洋优势都不竭余力。我国也逐渐认识到海洋利益的重要行，对海洋探索和技术开发的投资力度前所未有。我国的海洋资源极其丰富，体量极大，并且我国的海岸线贯穿南北，中国海域面积在世界范围也是屈指可数。为了有效保卫我国家海域和开发海洋资源，水下遥感机器人是必不可少的。水下机器人在诸多方面都有不可替代的作用，例如海洋石油资源探测，海洋养殖，区域环境监测，海底打捞等。目前，由于水下环境的复杂性和通信技术的限制，大部分水下机器人都无法实现无线通信，大多采用有缆的方式进行数据传输和控制，随着机器人的工作距离增加，势必要不断的增加线缆的长度，这样不仅增加了线缆的总体重量增加了运输的负担，同时线缆的加长会使水下机器人的移动和数据传输的能耗增加，不利于机器人的长期续航。有缆机器人的另一大缺陷是线缆极大的限制了机器人的工作范围，控制人员必须要在线缆所允许的范围内跟随机器人。除此之外，随着线缆的加长，在复杂的水下环境线缆很大概率会缠绕，一旦缠绕而不能解决的话，可能会导致机器人无法移动工作，甚至可能导致机器人通信系统损坏。

除有缆通信外，少量机器人采用声通信的方式进行机器人的控制和通信。目前的大量科研成果和实验证明，声通信是目前水下最有效的通信方式。但声通信的也存在自身的问题，如传输速率极低、传输时延高、误码率高等问题。这导致用声通信作为水下机器人的通信系统时，只能传输控制信号而不能传输视频和图片信号，一个没有视频信息的水下机器人就时一个瞎子根本无法适应水下工作中的众多任务。同时，声通信延时极大，当一个控制信号发出时，机器人接受到此时的信号时可能上一刻的信号指令的动作还没有完成，这使得机器人的作业精度大幅下降。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种水下机器人多模态通信控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种水下机器人多模态通信控制系统，包括水下机器人；还包括机器人模块、浮力装置和控制模块，所述控制模块包括MCU主控，无线模块、遥控控制器、视频模块；水下机器人上设有线缆收集装置和浮力感应装置；

机器人模块嵌入水下机器人内部以驱动水下机器人和根据不同需求挂载不同传感器和模块；机器人模块包括MCU主控、网络模块、摄像模块、动力模块、传感器模块及线缆收放和浮力感应模块；其中网络模块与浮力装置中的网络模块通过线缆直接连接，实现从水下到水面的数据传输；

浮力装置嵌入于具有浮力的外壳内，浮力装置内设有MCU主控、网络模块和无线模块；网络模块用于与水下机器人进行通信，浮力装置的无线模块与控制模块的无线模块连接，用于将浮力装置接收到的数据通过射频通信的方式传输至控制模块；浮力装置与水下机器人通过网线或光纤进行有线数据传输，采用TCP/IP协议，与控制模块通过802.11g协议进行数据传输。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：