專利名稱：水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，特別是涉及一種使用方便，系統(tǒng)便捷、模塊化結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行未知水域探測(cè)的一種機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在科學(xué)研究或者實(shí)際水域養(yǎng)殖生產(chǎn)過(guò)程中，精確探測(cè)水下環(huán)境成為此過(guò)程中必不可少的一個(gè)部分，經(jīng)常要在水域中進(jìn)行水下環(huán)境及生物的勘察，有時(shí)為了避免未知水域的危險(xiǎn)性，提高探測(cè)的便捷性，需要在非人力的情況下進(jìn)行對(duì)水域中的各個(gè)空間內(nèi)多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行水下環(huán)境及生物的探測(cè)，如通過(guò)攝像頭直觀的觀察水下地形，水下生物種類的探測(cè)，以便人們更加方便準(zhǔn)確地了解水域的狀況。如以便研究人員對(duì)相應(yīng)水域采取相應(yīng)的控制措施。因此，水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)在科學(xué)研究和實(shí)際生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
在國(guó)內(nèi)外，關(guān)于水下探測(cè)系統(tǒng)有著廣泛的研究，提出的水下探測(cè)方式有多種，其中典型的水下探測(cè)系統(tǒng)都為大型機(jī)械結(jié)構(gòu)，無(wú)小型便捷的機(jī)械魚測(cè)試方式，但大型水下探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨拙，工作非常復(fù)雜，行動(dòng)不方便，成本較高。此外，此系統(tǒng)不能使用于小型水域的探測(cè)，且探測(cè)精度不足。因此不易實(shí)現(xiàn)小型水域的探測(cè)，無(wú)法大規(guī)模民用生產(chǎn)生活使用。歸納起來(lái)傳統(tǒng)水下探測(cè)系統(tǒng)方式存在機(jī)械結(jié)構(gòu)笨拙，工作復(fù)雜，行動(dòng)不方便，準(zhǔn)確度和精度低的缺點(diǎn)。這些統(tǒng)水下探測(cè)系統(tǒng)主要存在兩大缺點(diǎn)其一，操作復(fù)雜，結(jié)構(gòu)笨拙，行動(dòng)不便，需要大量的連線才能使其工作傳輸信息，只能使用在大型水域的探測(cè)；其二，成本高昂，機(jī)械龐大，無(wú)法使用于小型水域的生產(chǎn)養(yǎng)殖?，F(xiàn)在在大多數(shù)水下探測(cè)系統(tǒng)中，均采用大型的機(jī)械結(jié)構(gòu)或通過(guò)導(dǎo)線連接單一探測(cè)系統(tǒng)，并通過(guò)單總線工作方式即僅用一根數(shù)據(jù)線傳輸攝像信息和控制指令，同時(shí)通過(guò)導(dǎo)線為水下探測(cè)系統(tǒng)提供動(dòng)力，在水下探測(cè)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)外部接上各種傳感器，對(duì)水下環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)，且通過(guò)對(duì)水下探測(cè)系統(tǒng)附近障礙物，設(shè)置距離超限報(bào)警等功能避免與障礙物發(fā)生碰撞。構(gòu)成簡(jiǎn)便、可靠，適合小型水域，復(fù)雜水域的環(huán)境的探測(cè)?；谝陨戏治?，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，模塊化結(jié)構(gòu)，可準(zhǔn)確、方便、安全探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且采用魚的體型結(jié)構(gòu)，使其具有魚的靈活的運(yùn)動(dòng)機(jī)能，可以對(duì)各種小型的、復(fù)雜的水域經(jīng)探測(cè)。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效的提高工作效率，滿足科學(xué)研究和實(shí)際生產(chǎn)的需要，對(duì)于研究者提供了一種廉價(jià)、便捷的研究手段，具有一定的實(shí)用和推廣價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，模塊化結(jié)構(gòu)，且能進(jìn)行無(wú)線充電，具有行動(dòng)靈活和便捷功能，可以對(duì)各種小型的、復(fù)雜的水域進(jìn)行探測(cè)一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，包括有核心控制單元，其特征在于，還設(shè)置有無(wú)線收發(fā)裝置，用于接收無(wú)線發(fā)收裝置發(fā)送的工作信息，并可以對(duì)無(wú)線發(fā)收裝置發(fā)送控制信息；無(wú)線發(fā)收裝置，用于發(fā)送工作控制單元的工作信息，并可以接收無(wú)線收發(fā)裝置發(fā)送的控制信息；工作控制單元，用于執(zhí)行核心控制單元發(fā)出的各種指令信息并控制探測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)；無(wú)線充電模塊，用于為機(jī)械魚內(nèi)部電池進(jìn)行充電；探測(cè)系統(tǒng)，用于探測(cè)水域環(huán)境信息；密封魚皮，用于對(duì)無(wú)線發(fā)收裝置，無(wú)線充電模塊，工作控制單元和探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建密封防水環(huán)境使其正常工作。所述的核心控制單元包括有提供控制信息的核心控制器；存儲(chǔ)工作控制單元上傳的工作信息以及核心控制器的信息的存儲(chǔ)器；實(shí)時(shí)顯示工作數(shù)據(jù)的液晶顯示器。所述的探測(cè)系統(tǒng)包括有可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)障礙物的超聲波傳感器；攝像頭用于攝取水下環(huán)境的視頻信息；魚鰭控制舵機(jī)組與腹鰭和魚尾相連用于控制魚鰭和魚尾的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的前后和轉(zhuǎn)彎移動(dòng)；充放水系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)整個(gè)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)在水中的重力，實(shí)現(xiàn)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的上升和下降。
所述的工作控制單元⑷包括有連接超聲波傳感器的超聲波AD接口(41);連接魚鰭控制舵機(jī)組的舵機(jī)PWM 口 ；連接充放水系統(tǒng)的充放水系統(tǒng)PWM 口 ；連接攝像頭的攝像頭A/D接口。所述的充放水系統(tǒng)包括有為系統(tǒng)提供上升浮力和下沉重力的水箱，和為水箱提供充放水動(dòng)力的舵機(jī)；所述的無(wú)線充電模塊用于對(duì)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的電池進(jìn)行無(wú)接觸的充電。本發(fā)明的一種水下探測(cè)系統(tǒng)，是采用數(shù)字化的超聲波傳感器、攝像頭和舵機(jī)等組成的水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，將其置于魚形密封器中，提高水下探測(cè)系統(tǒng)在水中運(yùn)動(dòng)的便捷性，可以實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同深度的小型水域的水下環(huán)境的探測(cè)。該水下探測(cè)系統(tǒng)，功能豐富，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，模塊化結(jié)構(gòu)，數(shù)字化采集水下環(huán)境信息，無(wú)線充電，無(wú)線傳輸信息，可以有效的，提高工作效率，減輕檢測(cè)的人工勞動(dòng)，滿足在科研活動(dòng)和工業(yè)生產(chǎn)的溫度檢測(cè)需求。


圖I是本發(fā)明的整體功能示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是充放水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4是腹鰭工作結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是無(wú)線充電模塊結(jié)構(gòu)示意圖；其中I :核心控制單元41:超聲波A/D接口2 :無(wú)線收發(fā)裝置43 :攝像頭A/D接口4 :工作控制單元44 :舵機(jī)控制板5 :探測(cè)系統(tǒng)51 :超聲波傳感器6 :密封魚皮52 :胸鰭和魚尾11 :核心控制器53 :攝像頭
12 :存儲(chǔ)器54 :魚鰭控制舵機(jī)組13 :液晶顯示器55 :充放水系統(tǒng)
14 :手搖桿444 :舵機(jī)PWM接口31 :無(wú)線發(fā)收裝置445 :充放水系統(tǒng)PWM接口32:無(wú)線充電模塊
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)做出詳細(xì)的說(shuō)明。如圖I所示，本發(fā)明的一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，包括有核心控制單元1，其特征在于，還設(shè)置有無(wú)線收發(fā)裝置2，用于接收無(wú)線發(fā)收裝置31發(fā)送的工作信息，并可以對(duì)無(wú) 線發(fā)收裝置31發(fā)送控制信息；無(wú)線發(fā)收裝置31，用于發(fā)送工作控制單元4的工作信息，并可以接收無(wú)線收發(fā)裝置2發(fā)送的控制信息；工作控制單元4，用于執(zhí)行核心控制單元I發(fā)出的各種指令信息并控制探測(cè)系統(tǒng)5的工作狀態(tài)；無(wú)線充電模塊32，用于為機(jī)械魚內(nèi)部電池進(jìn)行充電；探測(cè)系統(tǒng)5，用于探測(cè)水域環(huán)境信息。如圖I所示，所述的核心控制單元I包括有提供控制信息的核心控制器11 ;存儲(chǔ)工作控制單元4上傳的工作信息以及核心控制器11的信息的存儲(chǔ)器12 ;實(shí)時(shí)顯示工作數(shù)據(jù)的液晶顯不器13。如圖I所示，所述的探測(cè)系統(tǒng)5包括有可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)障礙物的超聲波傳感器51 ；攝像頭53用于攝取水下環(huán)境的視頻信息；魚鰭控制舵機(jī)組54與腹鰭和魚尾52相連用于控制魚鰭和魚尾52的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的前后和轉(zhuǎn)彎移動(dòng)；充放水系統(tǒng)55用于調(diào)節(jié)整個(gè)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)在水中的重力，實(shí)現(xiàn)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的上升和下降。如圖I所示，所述的工作控制單元4包括有連接超聲波傳感器51的超聲波AD接口 41 ;連接魚鰭控制舵機(jī)組54的舵機(jī)PWM 口 444 ;連接充放水系統(tǒng)55的充放水系統(tǒng)PWM 口445 ;連接攝像頭53的攝像頭A/D接口 43。如圖2所示，所述的密封魚皮(6)，用于對(duì)無(wú)線發(fā)收裝置(31)，工作控制單元(4)、探測(cè)系統(tǒng)(5)和無(wú)線充電模塊(32)的蓄電池電源32a、充電感應(yīng)線圈32b構(gòu)建密封防水環(huán)境使其正常工作。如圖3所示，所述的充放水系統(tǒng)55包括有為系統(tǒng)提供上升浮力和下沉重力的水箱552，和為水箱552提供充放水動(dòng)力的舵機(jī)551 ;舵機(jī)551的齒輪551d與水箱552的活塞桿552a咬合，齒輪551d的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)活塞桿552a左右運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)活塞552c運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞552c向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓縮水箱552內(nèi)的空氣，同時(shí)氺通過(guò)進(jìn)出水口 552b進(jìn)入到水箱552內(nèi)，系統(tǒng)重力增加，可實(shí)現(xiàn)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的下沉；當(dāng)活塞552c向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，釋放水箱552內(nèi)的壓縮空氣，同時(shí)氺通過(guò)進(jìn)出水口 552b流出，系統(tǒng)重力減小，浮力增加，可實(shí)現(xiàn)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的上浮，551a、551b和551c是舵機(jī)551的控制引腳與充放水系統(tǒng)PWM 口 445相連，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)舵機(jī)551的工作狀態(tài)的控制。 如圖4所示，所述的魚鰭控制舵機(jī)組54，包括有腹鰭控制舵機(jī)541和腹鰭控制舵機(jī)齒輪541a，腹鰭控制舵機(jī)齒輪541a與腹鰭和魚尾52的腹鰭521的腹鰭連接桿521a相連，腹鰭控制舵機(jī)齒輪541a的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)腹鰭連接桿521a帶動(dòng)腹鰭521轉(zhuǎn)動(dòng)，從而獲得系統(tǒng)在水中的動(dòng)力。
如圖5所示，所述的無(wú)線充電模塊32用于對(duì)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的電池進(jìn)行無(wú)接觸的充電，無(wú)線充電模塊32包括有蓄電池電源32a、充電感應(yīng)線圈32b、授電感應(yīng)線圈32c和充電電源32d，授電感應(yīng)線圈32c產(chǎn)生電流高頻震蕩將電能轉(zhuǎn)換為磁能，充電感應(yīng)線圈32b在授電感應(yīng)線圈32c產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)中可以感應(yīng)出電流，并對(duì)蓄電池電源32a進(jìn)行充電。該水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，有多種探測(cè)裝置，功能豐富，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，模塊化結(jié)構(gòu)，無(wú)線傳輸信息，可以提高工作效率，減輕檢測(cè)的人工勞動(dòng)，采用無(wú)接觸充電方式可以增加機(jī)械魚在水中的密封性，可以進(jìn)行機(jī)械魚的無(wú)接口設(shè)計(jì)，滿足在科研活動(dòng)和工業(yè)生產(chǎn)需求，具有一定的市場(chǎng)推廣潛力。 ·
權(quán)利要求
1.一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，包括有核心控制單元(I)，其特征在于，還設(shè)置有無(wú)線收發(fā)裝置(2)，用于接收無(wú)線發(fā)收裝置(31)發(fā)送的工作信息，并可以對(duì)無(wú)線發(fā)收裝置(31)發(fā)送控制信息；無(wú)線發(fā)收裝置(31)，用于發(fā)送工作控制單元(4)的工作信息，并可以接收無(wú)線收發(fā)裝置(2)發(fā)送的控制信息；工作控制單元(4)，用于執(zhí)行核心控制單元(I)發(fā)出的各種指令信息并控制探測(cè)系統(tǒng)(5)的工作狀態(tài)；無(wú)線充電模塊(32)，用于為機(jī)械魚內(nèi)部電池進(jìn)行充電；探測(cè)系統(tǒng)(5)，用于探測(cè)水域環(huán)境信息；密封魚皮(6)，用于對(duì)無(wú)線發(fā)收裝置(31)，無(wú)線充電模塊(32)，工作控制單元(4)和探測(cè)系統(tǒng)(5)構(gòu)建密封防水環(huán)境使系統(tǒng)正常工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的核心控制單元(I)包括有提供控制信息的核心控制器(11);存儲(chǔ)工作控制單元(4)上傳的工作信息以及核心控制器(11)的信息的存儲(chǔ)器(12);實(shí)時(shí)顯示工作數(shù)據(jù)的液晶顯示器(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的探測(cè)系統(tǒng)(5)包括有可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)障礙物的超聲波傳感器(51);攝像頭(53)用于攝取水下環(huán)境的視頻信息；魚鰭控制舵機(jī)組(54)與腹鰭和魚尾(52)相連用于控制魚鰭和魚尾(52)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的前后和轉(zhuǎn)彎移動(dòng)；充放水系統(tǒng)(55)用于調(diào)節(jié)整個(gè)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)在水中的重力，實(shí)現(xiàn)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的上升和下降。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求3所述的一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的工作控制單元(4)包括有連接超聲波傳感器(51)的超聲波AD接口(41);連接魚鰭控制舵機(jī)組(54)的舵機(jī)PWM 口(444);連接充放水系統(tǒng)(55)的充放水系統(tǒng)PWM 口(445);連接攝像頭(53)的攝像頭A/D接口(43)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求3所述的一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的充放水系統(tǒng)(55)包括有為系統(tǒng)提供上升浮力和下沉重力的水箱(552)，和為水箱(552)提供充放水動(dòng)力的舵機(jī)(551)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的無(wú)線充電模塊(32)用于對(duì)水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)的電池進(jìn)行無(wú)接觸的充電。
全文摘要
一種水下機(jī)械魚探測(cè)系統(tǒng)，包括有核心控制單元，其特征在于，還設(shè)置有無(wú)線收發(fā)裝置，用于接收無(wú)線發(fā)收裝置發(fā)送的工作信息，并可以對(duì)無(wú)線發(fā)收裝置發(fā)送控制信息；無(wú)線發(fā)收裝置，用于發(fā)送工作控制單元的工作信息，并可以接收無(wú)線收發(fā)裝置發(fā)送的控制信息；工作控制單元，用于執(zhí)行核心控制單元發(fā)出的各種指令信息并控制探測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)；無(wú)線充電模塊，用于為機(jī)械魚內(nèi)部電池進(jìn)行充電；探測(cè)系統(tǒng)，用于探測(cè)水域壞境信息；密封魚皮，用于對(duì)無(wú)線發(fā)收裝置，無(wú)線充電模塊，工作控制單元和探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建密封防水環(huán)境使其正常工作，該系統(tǒng)的應(yīng)用可以精確地探測(cè)未知水域的水下環(huán)境，滿足科學(xué)研究和實(shí)際生產(chǎn)的需要，具有一定的實(shí)用和推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)B63C11/52GK102923282SQ20121045169
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者高圣偉, 張牧, 王煒, 袁臣虎, 孫醒濤, 常亮, 張東, 郭宇, 陳艷芳, 耿建學(xué), 尹鑫, 楊洋, 丁姝萌, 劉明悅, 鐘寶華, 李強(qiáng) 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)