[发明专利]一种基于水下声回声定位的方法及系统

权利要求书

1.一种基于水下声回声定位的系统，包括水下机器人（1），其特征在于：所述水下机器人（1）的中部固定插设有收纳机构（2），所述收纳机构（2）的中部设有多项机构（3），所述水下机器人（1）的顶端中部固定安装有和收纳机构（2）位置对应的收纳框（4），所述多项机构（3）上设有回声定位件（5），所述收纳机构（2）的底端设有支撑架（6）。

2.根据权利要求1所述的一种基于水下声回声定位的系统，其特征在于：所述多项机构（3）包括机构外筒（31），所述机构外筒（31）的外侧底部固定安装有环形阵列分布的八个第一转动座（32），所述第一转动座（32）中均转动安装有异形杆（33），多个所述异形杆（33）的相对侧均固定安装有转动架（34），所述机构外筒（31）的内上壁中部固定安装有伸降杆（35），所述伸降杆（35）的驱动端固定安装有驱动盘（36），所述驱动盘（36）的外侧固定安装有和第一转动座（32）位置对应的第二转动座（37），所述第二转动座（37）中均转动安装有安装套座（371），多个所述转动架（34）的相对侧中部均固定安装有第三转动座（38），所述第三转动座（38）中均转动安装有安装卡座（381），所述安装套座（371）的底部均固定卡设有伸缩杆（39），所述伸缩杆（39）的驱动端固定卡接在对应的安装卡座（381）顶部。

3.根据权利要求2所述的一种基于水下声回声定位的系统，其特征在于：所述转动架（34）呈倾斜的L型状结构，所述回声定位件（5）设有和转动架（34）、驱动盘（36）对应的多个，所述回声定位件（5）包括相互配合使用的声波发射器（51）和声波接收器（52）。

4.根据权利要求3所述的一种基于水下声回声定位的系统，其特征在于：所述回声定位件（5）通过声波发射器（51）和声波接收器（52）固定卡接在对应转动架（34）的底部，所述回声定位件（5）通过声波发射器（51）和声波接收器（52）固定安装在驱动盘（36）的底端。

5.根据权利要求2所述的一种基于水下声回声定位的系统，其特征在于：所述收纳机构（2）包括收纳外筒（21），所述收纳外筒（21）设有上下开通结构，所述收纳外筒（21）固定安装在水下机器人（1）的中部，所述收纳外筒（21）的内壁固定安装有环形阵列分布的四个纵滑框（22），四个所述纵滑框（22）的相对侧均滑动卡设有内齿条（23），所述机构外筒（31）活动卡接在收纳外筒（21）的中部，多个所述内齿条（23）的相对侧和机构外筒（31）的外壁固定安装，四个所述纵滑框（22）的相背侧均滑动卡设有外齿条（24），多个所述外齿条（24）的相背侧滑动卡接在收纳外筒（21）的内侧，所述纵滑框（22）的顶部和底部均设有驱动齿轮（25），所述驱动齿轮（25）啮合连接在内齿条（23）、外齿条（24）之间，所述驱动齿轮（25）的中部固定安装有驱动轴（251），所述驱动轴（251）转动卡接在纵滑框（22）上，两个所述驱动齿轮（25）同侧的驱动轴（251）端部设有皮带轮传动组（26）。

6.根据权利要求5所述的一种基于水下声回声定位的系统，其特征在于：所述皮带轮传动组（26）包括两个皮带轮和活动套接在两个皮带轮的传动皮带，两个所述皮带轮固定套接在对应驱动轴（251）的端部。

7.根据权利要求5所述的一种基于水下声回声定位的系统，其特征在于：所述支撑架（6）设有和外齿条（24）位置对应的多个，多个所述支撑架（6）呈环形阵列分布，所述支撑架（6）固定安装在外齿条（24）的底端。

8.根据权利要求5所述的一种基于水下声回声定位的系统，其特征在于：其中一个所述纵滑框（22）的底部固定卡设有驱动电机（27），所述驱动电机（27）的驱动端和底部位置驱动轴（251）的端部同轴固定安装。

9.根据权利要求8所述的一种基于水下声回声定位的系统，其特征在于：相邻两个所述纵滑框（22）的顶部固定安装有弧形框（28），所述弧形框（28）中转动安装有传动软轴（29），所述传动软轴（29）的两端部分别和对应顶部位置驱动轴（251）的端部同轴固定安装。

10.一种基于水下声回声定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将整个装置置于水上，水下机器人（1）潜水作业，回声定位件（5）潜水，随后，控制并开启驱动电机（27），配合使用皮带轮传动组（26）的传动，驱动其中一个纵滑框（22）中底部、顶部的驱动轴（251）进行同步转动，配合弧形框（28）中转动安装的传动软轴（29），同步带动多个纵滑框（22）中底部、顶部的驱动轴（251）进行转动，同步驱动内齿条（23）下移、外齿条（24）上移，同步带动机构外筒（31）、回声定位件（5）下移、支撑架（6）上移，多个回声定位件（5）进行使用，支撑架（6）收纳，不影响水下机器人（1）在水中携带多个回声定位件（5）进行潜水移动；

步骤二、控制并开启伸降杆（35），带动驱动盘（36）在机构外筒（31）中进行升降，通过控制驱动盘（36）在机构外筒（31）中下降，配合安装套座（371）、第三转动座（38）的转动以及伸缩杆（39）的连接，同步驱动八个转动架（34）背向外扩展开，相反的，控制驱动盘（36）在机构外筒（31）中上升，配合安装套座（371）、第三转动座（38）的转动以及伸缩杆（39）的连接，同步驱动八个转动架（34）相向内紧收缩，通过八个转动架（34）的往复来回背向外扩展开和相向内紧收缩，驱动对应八个回声定位件（5）进行往复来回背向外扩展开和相向内紧收缩，以及当多个驱动盘（36）在机构外筒（31）中下降，同步驱动八个转动架（34）、对应回声定位件（5）背向外扩展开时，驱动盘（36）底端的回声定位件（5）下移，对水下区域中水下机器人（1）正下方进行定位物回声定位，从而通过多个回声定位件（5）对水下区域进行大面域的定位物回声定位，减少定位物的大致区域定位时间，当定位出定位物的大致区域时，驱动和定位物方向对应的转动架（34）进行单独外扩展开或内紧收缩，带动对应回声定位件（5）进行单独转动，从而对大致区域中的定位物进行精准定位，从而快速通过水下声回声定位技术精准定位出定位物位置；

步骤三、当定位结束后，控制并开启驱动电机（27），配合使用皮带轮传动组（26）的传动，驱动其中一个纵滑框（22）中底部、顶部的驱动轴（251）进行同步反向转动，配合弧形框（28）中转动安装的传动软轴（29），同步带动多个纵滑框（22）中底部、顶部的驱动轴（251）进行反向转动，同步驱动内齿条（23）上移、外齿条（24）下移，同步带动机构外筒（31）、回声定位件（5）上移、支撑架（6）下移，机构外筒（31）上移收纳于收纳框（4）中、回声定位件（5）上移收纳于收纳框（4）中水下机器人（1）的中部，支撑架（6）下移，便于整个装置放置在地面，支撑架（6）对整个装置进行架高支撑，防止对底部的多个回声定位件（5）造成损坏。