一种低损耗的水下检测机器人系统及其供电方法与流程

本发明涉及一种低损耗的水下检测机器人系统及其供电方法。

背景技术：

水下电子设备，通常采用脐带缆从水面上的供电设备获得电力。这种单一的供电方式需要保证提供足够的功率，满足水下电子设备在任何工作状态下用电需求。但很多水下电子产品，以水下机器人为例，通常分为信号处理电路，与动力模块两类负载。信号处理电路一般有处理器，传感器，通信等低功耗的电路构成。功力模块一般由电机驱动带动电机推进器组成。

水下电子设备的信号处理电路与动力模块的功耗需求与使用时间具有很大差异。信号处理电路一般长时间工作，但功耗很低(通常在50w以内)，而动力模块一般在短时间内工作，功耗很高(可高达数千瓦)。

传统的供电方式要求水面上的供电系统在任何时刻满足水下机器人的信号电路和动力模块的供电。而消耗电能较高的，功力模块的工作时间在系统实际工作时间中比例很低，通常小于10％,使得传统的供电方式有很大的优化空间。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种低损耗的水下检测机器人系统，通过对水下机器人工作状态特性的区分和供电方式的动态优化，大大降低了脐带缆线上的传输功率，起到了降低系统成本，提升系统可用性的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种低损耗的水下检测机器人系统，其包括水上电源、水下机器人，所述水下机器人包括：控制模块、电源路径管理电路、电池包、动力模块以及信号处理模块，

所述电源路径管理电路与所述水上电源相电连接，用于给所述电池包充电、分别对动力模块以及信号处理模块供电、与所述信号处理模块进行控制信号的传输；

所述电池包用于接受电源路径管理电路的充电或对电源路径管理电路进行供电；

所述动力模块用于接受所述电源路径管理电路的供电，驱动水下机器人动作；

所述信号处理模块用于接受所述电源路径管理电路的供电、对控制信号进行处理并与所述信号处理模块进行控制信号的传输，

所述控制模块用于控制信号处理模块、电源路径管理电路、动力模块。

优化的，所述水上电源为48v/2a的电源。

本发明还提供了一种上述水下检测机器人系统的供电方法，当水下机器人处于静态观察模式时，只有低功耗的信号处理控制电路处于工作状态，采用水上电源对水下机器人进行供电，电源路径电路切断电池放电回路，开通电池充电回路，对信号处理电路供电并对电池进行充电；当水下机器人需要启动动力模块，产生高功耗时，所述控制模块通过数字接口给电源路径管理电路发送启动命令，电源路径电路开启电池与动力模块之间的供电路径，使用电池对动力模块进行供电。

本发明的有益效果在于：本发明根据水下装备的两类电源负载的不同特性，采用水上供电与水下设备内部电池供电组合的方法，使用电源路径管理电路与微控制器程序结合的方式，降低水面以上供电设备的功率等级，工作电压，与脐带缆线径，从而起到降低系统成本，提升产品可用性的优化效果。

附图说明

附图1为本发明的原理图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，低损耗的水下检测机器人系统包括水上电源、水下机器人，所述水下机器人包括：控制模块、电源路径管理电路、电池包、动力模块以及信号处理模块。

所述电源路径管理电路与所述水上电源相电连接，用于给所述电池包充电、分别对动力模块以及信号处理模块供电、与所述信号处理模块进行控制信号的传输；所述电池包用于接受电源路径管理电路的充电或对电源路径管理电路进行供电；所述动力模块用于接受所述电源路径管理电路的供电，驱动水下机器人动作；所述信号处理模块用于接受所述电源路径管理电路的供电、对控制信号进行处理并与所述信号处理模块进行控制信号的传输，所述控制模块用于控制信号处理模块、电源路径管理电路、动力模块。所述水上电源为48v/2a的电源。

上述水下检测机器人系统的供电方法，当水下机器人处于静态观察模式时，只有低功耗的信号处理控制电路处于工作状态，采用水上电源对水下机器人进行供电，电源路径电路切断电池放电回路，开通电池充电回路，对信号处理电路供电并对电池进行充电；当水下机器人需要启动动力模块，产生高功耗时，所述控制模块通过数字接口给电源路径管理电路发送启动命令，电源路径电路开启电池与动力模块之间的供电路径，使用电池对动力模块进行供电。

采用水面上电源，与机器内部电池组合的供电方案，采用动态电源路径管理的电路设计，让水上电源长期支持水下机器人信号电路的小功率工作，在水下机器人动力模块启动工作是自动切换电源路径，有电池对功力模块供电。从而大大优化系统电源方案，降低系统成本。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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