[发明专利]便携式水下机器人

权利要求书

1.便携式水下机器人，其特征在于：由水下无人机本体、脐带缆(或光纤或无缆)和水面操控台三部分构成。其中水下无人机本体采取一体化设计，重量、体积限制在1个人可以搬运的范围内。水面操控台包含控制单元和供配电单元，集成在一个航空箱内，方便搬运、方便操作。

2.如权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于：本系统支持三种作业模式：一、脐带缆模式。即水下机器人本体与水面操控台之间采取脐带缆链接。脐带缆提供水下供电通道和水面-水下通讯通道。这种模式与传统ROV相似，优点在于供电充足可连续作业、实时通讯易于操作；缺点在于受脐带缆限制运动范围在数百米范围内，且操作不便。二、光纤模式。即水下机器人本体与水面操控台之间采取光纤链接。光纤提供水面-水下通讯通道，而水下机器人依靠自载的电源单元供电。这种模式的优点在实时通讯易于操作，光纤缆比脐带缆轻、细很多，水下无人机作业范围可扩大到缺点在于受脐带缆限制运动范围小，操作几乎不受影响且作业范围可达十公里以上。缺点在于，受电池容量限制，可连续工作时间短。三、无缆模式。即水下机器人与水面操控台之间无缆连接。水下机器人依靠自载电池供电，操作人员雨水下机器人之间通过无线通讯或水下机器人在预备程序下自主航行。它的优点在于水下机器人作业完全不受缆线限制，缺点在于水下无线通讯或水下机器人自主航行程序编写技术难度大，需要专业人员完成，适合于科考或军事等高端行业。

3.如权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于：现有技术中ROV采取附图1(a)所示供电方式，水面电源通过脐带电缆给ROV用电设备供电；AUV采取附图1(b)所示供电方式，水面AUV自载电池为自身用电设备供电。本发明供电系统如附图1(c)所示，通过可拆卸电池组为UUV用电设备供电，当有缆模式时，使用水面电源供电；光线模式或无缆模式时，使用可拆卸电池组供电。

4.如权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于：本发明中水下无人机的控制系统是由水面和水下两个嵌入式系统构成，取代传统技术中的水面、水下计算机，大幅缩小了体积、重量、功耗，降低了成本。系统构成如图2所示，水面控制单元以水面CPU为核心，控制操纵手柄、控制面板(包括按钮和电位器等)、图像子系统(包括DVR、字符叠加器等)和用户扩展接口。水下无人机以水下CPU为核心，控制水下灯、推进器、云台舵机、传感器和扩展接口(包括机械手、作业工具、传感器等)。水面-水下之间采取脐带缆或光纤或无线通讯。

5.如权利要求1所述的便携式水下机器人，其特征在于：水下无人机机械设计如图3所示闭架结构设计，依靠自身的排水提供浮力，无需额外添加浮力材料，减小体积、降低成本，且这种流线型设计有利于建立自身运动模型，控制简单。系统包括：无人机本体、快速接头、水平推进器、垂直推进器、水下灯、可移动电池及其他用户设备或传感器。这种对称式设计可简化水下机器人运动控制算法；双水平推进器的设计方式使水下无人机可以原地转向，方便操作；快速接头，在脐带缆模式下换成脐带缆接头、光纤模式下换成光纤接头，无缆模式下换成水密封堵头，即使是非专业人员也可操作，不影响水密性能；可拆卸电池重心与本体重心、浮心在同一垂直线上，即使拆掉电池也不影响本体重心浮心变化，无需专业人员配平处理。