一种警用水下侦察打捞机器人装置的制作方法

本实用新型涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种警用水下侦察打捞机器人装置。

背景技术：

随着国防科技创新领域不断发展。经调查了解，武警部队在陆地和空中的先进装备相继列装，侦查车、多旋翼无人机等装备已经普及到基层部队，但是水下相关的设备相对欠缺，而部队对于水下工作的需求日益增加，无论是守卫守护目标区域的水域勘察还是领海领水的防间防侦，都需要大量人力物力投入，且官兵人身安全难以得到保障。例如武警部队船艇大队这样专业的水上部队也主要依靠官兵潜水进行水下作业，难度系数大，安全威胁高，更不用说其他非专业部队。

所以设计一款适用于基层一线部队使用的水下机器人迫在眉睫。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是现有的水下机器人存在操作复杂，不利于水下侦察作业，不适用于基层一线部队使用，水下侦察信号传输不稳定等问题，本实用新型提供了解决上述问题的一种警用水下侦察打捞机器人装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种警用水下侦察打捞机器人装置，包括水下机器人主体，还包括零浮力有线通信电缆和手持遥控器，水下机器人主体通过零浮力有线电缆连接手持遥控器，所述零浮力有线电缆设于水下机器人主体顶部；

所述水下机器人主体包括腔体，所述腔体的外壁上设有若干推进器，且推进器沿腔体中部圆周方向均匀排布；所述腔体内底部中心设有侦察云台舵机，侦察云台舵机连接零浮力有线电缆；所述侦察云台舵机上设有摄像头；还包括内置的单片机，零浮力有线通信电缆、推进器和侦察云台舵机均与单片机连接；

外部操作者借助手持遥控器操作水中的水下机器人主体，通过推进器结合单片机实现机器人的全方位运动。

工作原理是：现有的水下机器人(尤其在海水中)存在操作复杂，不利于水下侦察作业，不适用于基层一线部队使用，水下侦察信号传输不稳定、采集的图像不清晰等问题。本实用新型采用上述方案根据部队现实需要，主要考虑水下侦察工作，本实用新型借鉴多旋翼无人机灵活敏捷的特点，在结构上采取四旋桨推进器的优化结构实现机器人的全方位运动，将水下单一方向动力驱动进行改进，且外部操作者借助手持遥控器灵活操纵机器人；利用有线(即零浮力有线通信电缆)控制实施侦察视频的传输和指令的传达，相比现有的无线通信技术，采用零浮力有线通信电缆便于传输信号的稳定、侦察物体过重时的辅助拉动和发生不可测情况时的机器人回收；同时，安装在腔体底部的全方位摄像头用于水下环境的侦察，本设计对水下侦察打捞提供了技术保障，同时对部队水下设备较贵较少、活动不便等情况进行了有效的改善。

本实用新型采用零浮力有线通信电缆替代常用的无线通信方式，这是基于常规防(海)水电缆在(海)水中由于密度大于水下密度会下沉，浮标用漂浮电缆密度小会有一定的上浮力,这样严重影响水下设备操作度。而零浮力有线通信电缆却可以保持在(海)水中同样的密度，既不下沉，也不上浮，降低对机器人设备操作的影响；且对水下机器人主体起到了托力作用；同时，零浮力有线通信电缆防水、防油、耐磨、高柔性抗拉、耐磨耐弯折、抗撕裂、能承受较重的机械外力。

本实用新型装置能够用于水上执勤中对船侧、船底走私物的检查，配合公安机关进行水下刑事证物的探测识别、涉案水下现场搜索调查任务，以及承担重大水上赛事和会议期间的水下重点区域安防护任务。

优选地，还包括机械爪和机械爪舵机，所述机械爪舵机设于所述水下机器人主体底部，且机械爪舵机向下连接机械爪。本实用新型不仅考虑到侦察，另外还考虑到了对水中目标物体的打捞，机械爪用于打捞目标物体。

优选地，所述机械爪与机械爪舵机可拆卸连接，这样当本实用新型装置用于水下侦察时便不用安装机械爪，这样减轻了机器人整体的重量；当本实用新型装置用于水下打捞时，便把机械爪安装到对应的位置上，用于水中打捞；可拆卸连接，安装与拆卸均方便。

优选地，所述推进器的数量为4个，分布于同一水平面的所述腔体的外壁上，分别记作前推进器、后推进器、左推进器、右推进器；且推进器采用四螺旋桨推进器。这样通过单片机的控制机器人能在水下灵活完成左右平衡、上浮下潜、前进后退、360°横滚、360°俯仰和360°旋转等多运动姿态，可全方位进行视频侦查和对相应物品的打捞工作；其中，当左推进器、右推进器转速小，而前推进器、后推进器转速大时，控制机器人腔体上下运动。

优选地，还包括多个激光雷达测距传感器，所述激光雷达测距传感器设于所述腔体的侧壁上和腔体的底部，激光雷达测距传感器连接单片机；例如，可以采用多路tfmini激光雷达测距传感器。

优选地，还包括电源，电源采用可充电锂电池，用于为各单元模块供电。

优选地，所述腔体壁采用透明的塑料材质，这样利于摄像头拍摄水中的实况，清晰度高。

优选地，所述腔体为圆柱体型，腔体外壁是圆的，利于机器人整体行走，遇到阻碍物更容易避开。

优选地，所述摄像头两侧设有补光灯，增强水中摄像效果。

优选地，所述单片机型号为stc15w4k60s2。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型借鉴多旋翼无人机灵活敏捷的特点，在结构上采取四旋桨推进器的优化结构实现机器人的全方位运动，将水下单一方向动力驱动进行改进，且外部操作者借助手持遥控器灵活操纵机器人；利用有线(即零浮力有线通信电缆)控制实施侦察视频的传输和指令的传达，相比现有的无线通信技术，采用零浮力有线通信电缆便于传输信号的稳定、侦察物体过重时的辅助拉动和发生不可测情况时的机器人回收；同时，安装在腔体底部的全方位摄像头用于水下环境的侦察，本设计对水下侦察打捞提供了技术保障，同时对部队水下设备较贵较少、活动不便等情况进行了有效的改善；

2、本实用新型采用零浮力有线通信电缆替代常用的无线通信方式，零浮力有线通信电缆可以保持在(海)水中同样的密度，既不下沉，也不上浮，降低对机器人设备操作的影响；且对水下机器人主体起到了托力作用；同时，零浮力有线通信电缆防水、防油、耐磨、高柔性抗拉、耐磨耐弯折、抗撕裂、能承受较重的机械外力；

3、本实用新型装置能够用于水上执勤中对船侧、船底走私物的检查，配合公安机关进行水下刑事证物的探测识别、涉案水下现场搜索调查任务，以及承担重大水上赛事和会议期间的水下重点区域安防护任务。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为实用新型一种警用水下侦察打捞机器人装置的结构示意图。

图2为实用新型侦察云台舵机上设有的摄像头和补光灯的示意图。

图3为实用新型一种警用水下侦察打捞机器人装置的电路框图。

图4为实用新型一种警用水下侦察打捞机器人装置的整体电路图。

图5为实用新型单片机电路图。

图6为实用新型四路推进器电路图。

图7为实用新型多路tfmini激光雷达测距传感器电路图。

图8为实用新型机械爪接口电路图。

图9为实用新型零浮力有线通信电缆接口电路图。

图10为实用新型电源电路图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-水下机器人主体，2-零浮力有线通信电缆，3-手持遥控器，4-推进器，5-腔体，6-侦察云台舵机，7-摄像头，8-单片机，9-机械爪，10-机械爪舵机，11-激光雷达测距传感器，12-补光灯，13-电源。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1至图10所示，本实用新型一种警用水下侦察打捞机器人装置，包括水下机器人主体1，还包括零浮力有线通信电缆2和手持遥控器3，水下机器人主体1通过零浮力有线电缆2连接手持遥控器3，所述零浮力有线电缆2设于水下机器人主体1顶部；

所述水下机器人主体1包括腔体5，所述腔体5的外壁上设有若干推进器4，且推进器4沿腔体5中部圆周方向均匀排布；所述腔体5内底部中心设有侦察云台舵机6，侦察云台舵机6连接零浮力有线电缆2；所述侦察云台舵机6上设有摄像头7；还包括内置的单片机8，零浮力有线通信电缆2、推进器4和侦察云台舵机6均与单片机8连接；

外部操作者借助手持遥控器3操作水中的水下机器人主体1，通过推进器4结合单片机8实现机器人的全方位运动。

本实施例中，所述推进器4的数量为4个，分布于同一水平面的所述腔体5的外壁上，分别记作前推进器、后推进器、左推进器、右推进器；且推进器4采用四螺旋桨推进器。这样通过单片机8的控制机器人能在水下灵活完成左右平衡、上浮下潜、前进后退、360°横滚、360°俯仰和360°旋转等多运动姿态，可全方位进行视频侦查和对相应物品的打捞工作；其中，当左推进器、右推进器转速小，而前推进器、后推进器转速大时，控制机器人腔体5上下运动。

本实施例中，还包括多个激光雷达测距传感器11，所述激光雷达测距传感器11设于所述腔体5的侧壁上和腔体5的底部，激光雷达测距传感器11连接单片机8。本实施例中，采用多路tfmini激光雷达测距传感器。

本实施例中，还包括电源13，电源13采用可充电锂电池，用于为各单元模块供电。

本实施例中，所述腔体5壁采用透明的塑料材质，这样利于摄像头7拍摄水中的实况，清晰度高。

本实施例中，所述腔体5为圆柱体型，腔体5外壁是圆的，利于机器人整体行走，遇到阻碍物更容易避开。

本实施例中，所述摄像头7两侧设有补光灯12，可采用led灯，增强水中摄像效果。

本实施例中，所述单片机8型号为stc15w4k60s2.

图4至图10所示，图5为型号stc15w4k60s2的单片机8的电路图。单片机stc15w4k60s2的40、41、42、43、44引脚对应地连接到多路tfmini激光雷达测距传感器接口电路的p0.0、p0.1、p0.2、p0.3、p0.4上；单片机stc15w4k60s2的34、35、36、37引脚对应地连接到4路推进器电路的pwm_down、pwm_left、pwm_up、pwm_right上；单片机stc15w4k60s2的23、24引脚对应地连接到机械爪接口电路的p3.5、p3.6上，单片机stc15w4k60s2的18、19引脚对应地连接到零浮力有线通信电缆接口电路的rx、tx上；另外，电源13对应连接即可。

工作原理是：现有的水下机器人(尤其在海水中)存在操作复杂，不利于水下侦察作业，不适用于基层一线部队使用，水下侦察信号传输不稳定、采集的图像不清晰等问题。本实用新型采用上述方案根据部队现实需要，主要考虑水下侦察工作，本实用新型借鉴多旋翼无人机灵活敏捷的特点，在结构上采取四旋桨推进器的优化结构实现机器人的全方位运动，将水下单一方向动力驱动进行改进，且外部操作者借助手持遥控器3灵活操纵机器人；利用有线(即零浮力有线通信电缆2)控制实施侦察视频的传输和指令的传达，相比现有的无线通信技术，采用零浮力有线通信电缆2便于传输信号的稳定、侦察物体过重时的辅助拉动和发生不可测情况时的机器人回收；同时，安装在腔体5底部的全方位摄像头7用于水下环境的侦察，本设计对水下侦察打捞提供了技术保障，同时对部队水下设备较贵较少、活动不便等情况进行了有效的改善。

本实用新型采用零浮力有线通信电缆2替代常用的无线通信方式，这是基于常规防(海)水电缆在(海)水中由于密度大于水下密度会下沉，浮标用漂浮电缆密度小会有一定的上浮力,这样严重影响水下设备操作度。而零浮力有线通信电缆2却可以保持在(海)水中同样的密度，既不下沉，也不上浮，降低对机器人设备操作的影响；且对水下机器人主体1起到了托力作用；同时，零浮力有线通信电缆2防水、防油、耐磨、高柔性抗拉、耐磨耐弯折、抗撕裂、能承受较重的机械外力。

本实用新型装置能够用于水上执勤中对船侧、船底走私物的检查，配合公安机关进行水下刑事证物的探测识别、涉案水下现场搜索调查任务，以及承担重大水上赛事和会议期间的水下重点区域安防护任务。

实施例2

如图1至图10所示，本实施例与实施例1的区别在于，还包括机械爪9和机械爪舵机10，所述机械爪舵机10设于所述水下机器人主体1底部，且机械爪舵机10向下连接机械爪9。本实用新型不仅考虑到侦察，另外还考虑到了对水中目标物体的打捞，机械爪9用于打捞目标物体。

所述机械爪9与机械爪舵机10可拆卸连接，这样当本实用新型装置用于水下侦察时便不用安装机械爪9，这样减轻了机器人整体的重量；当本实用新型装置用于水下打捞时，便把机械爪9安装到对应的位置上，同时实现水下侦察和水中打捞；可拆卸连接，安装与拆卸均方便。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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