一种应用于水下探测的遥控潜艇 |
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| 申请号 | CN201610203127.2 | 申请日 | 2016-04-01 | 公开(公告)号 | CN105818944A | 公开(公告)日 | 2016-08-03 |
| 申请人 | 深圳潜水侠创新动力科技有限公司; | 发明人 | 侯鹏; 徐岷; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种应用于 水 下探测的遥控潜艇，包括：遥控潜艇主机；用于发出控制 信号 控制遥控潜艇主机运行的 控制器 ；与控制器连接用于实时观察水下环境的显示器；及设置在水面或水面以上与遥控潜艇主机连接的信号收发器；所述遥控潜艇主机包括：防水 外壳 ，观察镜，动 力 系统，主控系统， 传感器 系统， 图像采集 系统及电源模 块 ；所述图像采集系统包括：照明 电路 板，摄像头，及 远光灯 、 近光灯 、红外线补光灯和紫外线探照灯。所述遥控潜艇不仅能够帮助无潜水经验的人实时观测水下情况，也能够方便的为潜水人员提前探知水下环境不清楚水域，提供照明并 跟踪 记录潜水过程，而且受自然条件影响小，还能够帮助潜水人员快速浮出水面脱险。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种应用于水下探测的遥控潜艇，其特征在于，包括：遥控潜艇主机；用于发出控制信号控制所述遥控潜艇主机运行的控制器；与所述控制器连接用于实时观察水下环境的显示器；设置在水面或水面以上与所述遥控潜艇主机连接的信号收发器； |
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| 说明书全文 | 一种应用于水下探测的遥控潜艇技术领域[0001] 本发明涉及水下探测领域，尤其涉及一种应用于水下探测的遥控潜艇。 背景技术[0002] 随着人类探知水下世界的欲望逐渐增强，借助氧气瓶潜水的人越来越多。在天气状况良好情况下，水下20米内可以借助自然光进行潜水观测，但超过20米自然光无法到达需要借助水下照明设备，同时，为记录水下状况，需要搭载专业的水下摄录设备。但是，潜水人员需要经过专业培训，且潜水装备笨重昂贵，在不熟悉的水域进行下潜还会对人的生命安全造成威胁，通过传统潜水的方式观测水下世界的方式无法快速大面积普及；而且越来越多无潜水经验的人士也渴望一窥水下之究竟，现有的水下探测装置受天气状况影响大，当遇到天气情况不好或是地形洋流较为复杂的水域也会阻碍人们的探索进程。 [0003] 因此，现有技术还有待于改进和发展。 发明内容[0004] 鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用于水下探测的遥控潜艇，从而克服现有技术中水下探测不方便，不安全的问题。 [0005] 本发明的技术方案如下： [0006] 一种应用于水下探测的遥控潜艇，包括：遥控潜艇主机；用于发出控制信号控制所述遥控潜艇主机运行的控制器；与所述控制器连接用于实时观察水下环境的显示器；设置在水面或水面以上与所述遥控潜艇主机连接的信号收发器； [0007] 所述遥控潜艇主机包括：防水外壳，设置在所述防水外壳前端的观察镜，设置在所述防水外壳上的用于驱动所述遥控潜艇主机运动的动力系统，设置在所述防水外壳内的用于控制所述遥控潜艇主机运行的主控系统，用于测量所述遥控潜艇主机运行参数的传感器系统，设置在所述观察镜后用于拍摄水下环境并上传图像视频给所述显示器的图像采集系统，及用于给所述遥控潜艇主机供电的电源模块； [0009] 所述的应用于水下探测的遥控潜艇，所述控制器、所述显示器均与所述信号收发器通过无线通讯方式连接；所述遥控潜艇主机与所述信号收发器通过线缆连接。 [0010] 所述的应用于水下探测的遥控潜艇，所述传感器系统包括：设置在所述遥控潜艇主机上，用于测量所述遥控潜艇主机水下姿态的姿态传感器；设置在所述遥控潜艇主机上，用于测量所述遥控潜艇主机下潜深度的深度传感器；设置在所述遥控潜艇主机上，用于测量水中障碍物与所述遥控潜艇主机距离的声纳传感器；设置在所述遥控潜艇主机上，用于测量所述遥控潜艇主机内部温湿度的温湿度传感器；设置在所述遥控潜艇主机上，用于测量所述遥控潜艇主机航行速度的速度传感器；设置在所述遥控潜艇主机上，用于测量所述遥控潜艇主机周围环境的光学成像传感器。 [0011] 所述的应用于水下探测的遥控潜艇，所述远光灯、所述近光灯、所述红外线补光灯及所述紫外线探照灯都设置有多个；所述近光灯围绕所述摄像头设置；所述红外线补光灯、所述紫外线探照灯都对称设置在所述摄像头的两侧；所述远光灯对称设置在所述照明电路板的两端。 [0012] 所述的应用于水下探测的遥控潜艇，所述防水外壳的中间设置有上下贯通所述防水外壳的第一类型涵道，所述防水外壳的两侧对称设置有两个第二类型涵道； [0013] 所述动力系统包括：设置在所述第一类型涵道内的升降电机和升降螺旋桨；设置在所述第二类型涵道内的推进电机和推进螺旋桨。 [0014] 所述的应用于水下探测的遥控潜艇，所述信号收发器包括：用于管理所述电源模块的电源控制模块，用于接收和发送信号的第一信号收发模块，与所述遥控潜艇主机连接的信号线缆。 [0015] 所述的应用于水下探测的遥控潜艇，所述主控系统包括：主控电路板，设置在主控电路板上的主控芯片、第二信号收发模块、电机驱动模块、摄像控制模块和存储模块； [0016] 所述第二信号收发模块、所述电机驱动模块、所述摄像控制模块、及所述存储模块均与所述主控芯片电连接； [0017] 所述第二信号收发模块，用于接收控制信号、上传图像视频和传感器数据；所述电机驱动模块，用于驱动所述升降电机和所述推进电机运行；所述摄像控制模块，用于控制所述摄像头拍摄图像视频；所述存储模块，用于存储图像视频和传感器数据。 [0018] 所述的应用于水下探测的遥控潜艇，所述控制器包括：用于生成控制信号的控制模块，用于发出控制信号的第一通信模块。 [0020] 所述第二通信模块，用于接收上传的数据信息；所述数据存储模块，用于存储接收到的数据信息；所述数据处理与显示模块，用于处理接收到的数据信息，并显示对应的图像视频和传感器数据。 [0021] 所述的应用于水下探测的遥控潜艇，所述显示器为智能移动终端、独立显示屏和VR眼镜的一种。 [0022] 本发明的有益效果是：本发明提供的一种应用于水下探测的遥控潜艇，包括：遥控潜艇主机；用于发出控制信号控制遥控潜艇主机运行的控制器；与控制器连接用于实时观察水下环境的显示器；及设置在水面或水面以上与遥控潜艇主机连接的信号收发器；所述遥控潜艇主机包括：防水外壳，观察镜，动力系统，主控系统，传感器系统，图像采集系统及电源模块；所述图像采集系统包括：照明电路板，摄像头，及远光灯、近光灯、红外线补光灯和紫外线探照灯。所述遥控潜艇不仅能够帮助无潜水经验的人实时观测水下情况，也能够方便的为潜水人员提前探知水下环境不清楚水域，提供照明并跟踪记录潜水过程，而且受自然条件影响小，还能够帮助潜水人员快速浮出水面脱险。附图说明 [0023] 图1是本发明应用于水下探测的遥控潜艇较佳实施例的结构示意图。 [0024] 图2是本发明所述遥控潜艇主机较佳实施例的结构示意图。 [0025] 图3是本发明所述遥控潜艇主机较佳实施例的俯视图。 [0026] 图4是本发明所述图像采集系统较佳实施例的结构示意图。 [0027] 图5是本发明所述照明系统较佳实施例的结构示意图。 [0028] 图6是本发明所述主控系统较佳实施例的原理示意图。 [0029] 图7是本发明所述应用于水下探测的遥控潜艇的工作原理图。 具体实施方式[0030] 本发明提供一种应用于水下探测的遥控潜艇，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0031] 本发明较佳实施例的应用于水下探测的遥控潜艇，如图1所示，包括：遥控潜艇主机1；用于发出控制信号控制遥控潜艇主机1运行的控制器2；与控制器2连接用于实时观察水下环境的显示器3；设置在水面10以上与遥控潜艇主机1连接的信号收发器4。在其他实施例中，信号收发器4也可以设置在水面上，即漂浮在水体表面。 [0032] 进一步的，请一并参阅图2、图3、图6和图7，遥控潜艇主机1包括：防水外壳61，设置在防水外壳61前端的观察镜62，设置在防水外壳61上的用于驱动遥控潜艇主机1运动的动力系统(未标出)，设置在防水外壳61内的用于控制遥控潜艇主机1运行的主控系统8，用于测量遥控潜艇主机1运行参数的传感器系统9，设置在观察镜62后用于拍摄水下环境并上传图像视频给显示器3的图像采集系统(未标出)；及用于给遥控潜艇主机1供电的电源模块5；电源模块5(内置电源)，也就是一个内置电池组，设置在遥控潜艇主机1的内部，并且可以拆卸，方便更换维修。优选的，遥控潜艇主机1也可以外接电源，根据实际情况可灵活选择设置。遥控潜艇主机1设置在水面以下，是水下执行相应指令的主体设备。防水外壳61也即是遥控潜艇主机本体，用于承载水压并防止水流入遥控潜艇主机1，保护遥控潜艇主机1内设备的安全。 [0033] 进一步的，如图4和图5所示，所述图像采集系统包括：设置在观察镜62内侧的照明电路板71，设置在照明电路板71中间的摄像头72，设置在照明电路板71上的远光灯73、近光灯74、红外线补光灯75和紫外线探照灯76。其中，远光灯73用于探照远方水域环境，近光灯74用于近距离照明，红外补光灯75用于提高图像拍摄效果进行补光使用，紫外线探照灯76用于捕捉光线环境不好的情况下的动植物形态；照明电路板71用于控制远光灯73、近光灯 74、红外线补光灯75和紫外线探照灯76的开关。照明电路板71、远光灯73、近光灯74、红外线补光灯75和紫外线探照灯76构成了照明系统。另外，在其他实施例中，照明电路板71上还设置有多个红光灯珠、紫光灯珠和白光灯珠，分别用来提供红光、紫光和白光，进一步的提高补光效果。 [0034] 众所周知，在天气状况良好情况下，水下20米内可以借助自然光进行潜水观测，但超过20米自然光无法到达需要借助水下照明设备，因此，为记录水下状况，需要搭载专业的水下摄录设备，成本昂贵，操作不便。本发明实施例所述遥控潜艇，在观测镜后配置摄像系统，同时又配备以上特定的照明系统，能够提供照明，也方便为潜水员提前探知水下环境不清楚的水域，还便于跟踪记录潜水过程。 [0035] 优选的，远光灯73、近光灯74、红外线补光灯75及紫外线探照灯76都设置有多个，例如，如图3、图4所示，远光灯73、红外线补光灯75和紫外线探照灯76都安装2个，近光灯74安装6个；同时，将近光灯73围绕摄像头72设置；将红外线补光灯75、紫外线探照灯76都对称设置在摄像头72的两侧；将远光灯73对称设置在照明电路板71的两端，以达到最合适的照明效果，便于潜水过程的图像视频的跟踪拍摄。 [0036] 进一步的，如图1、图6所示，信号收发器4包括：信号线缆41(信号电缆)、电源管理模块(未标出)和第一信号收发模块42；信号线缆41与遥控潜艇主机1连接；所述电源管理模块与电源模块5电连接，用于管理电源模块5；第一信号收发模块42用于接收和发送信号。优选的，信号收发器4内部也设置有电源：即信号收发器电源(未标出)，并且此电源与电源模块5是相对独立的，一般情况下，所述信号收发器电源只用于给信号收发器4自身供电，但是当电源模块5的电量耗尽时，所述信号收发器电源也可暂时提供电能给遥控潜艇主机1。信号收发器4接受遥控信号并将指令传导下去，起到信号传递的中继作用。 [0037] 进一步的，如图6、图7所示，主控系统8包括：主控电路板80(主控PCB电路板)，设置在主控电路板80上的主控芯片81、第二信号收发模块82、电机驱动模块83、摄像控制模块84和存储模块85；第二信号收发模块82、电机驱动模块83、摄像控制模块84、存储模块85、及照明电路板71(照明模块)均与所述主控芯片81电连接；其中照明电路板71与所述主控芯片81的电连接方式为导线连接、排线连接或接插件(连接器)连接的一种。第二信号收发模块82，与第一信号收发模块42电连接，用于接收控制信号、上传图像视频和传感器数据；电机驱动模块83，与驱动升降电机65、第一推进电机661、第二推进电机663电连接，用于驱动升降电机65、第一推进电机661和第二推进电机662运行；摄像控制模块84与摄像头72电连接，用于控制摄像头72拍摄图像视频；存储模块85用于存储图像视频和传感器数据，优选的，设置存储模块85为一存储卡，便于更换。同时需要说明的是，主控系统8的摄像控制模块84还用于将拍摄的图像视频转成数字信号。 [0038] 优选的，本发明实施例所述遥控潜艇的控制器2、显示器3均与信号收发器4通过无线通讯方式连接；如图1所示，遥控潜艇主机1与信号收发器4通过信号线缆41连接，具体的，如图6所示，主控系统8的第二信号收发模块82与信号收发器4的第一信号收发模块42电连接，第二信号收发模块82将图像视频通过第一信号收发模块42上传给显示器3，也就是说，首先，主控系统8将图像视频的数字信号通过信号线缆41上传给信号收发器4，然后信号收发器4通过无线传输技术将图像视频的数字信号上传给显示器3，最后显示器3接收并显示图像视频。另外，也可设置控制器2、显示器3均与信号收发器4通过有线方式连接，即通过线缆连接，以提高信号的稳定性。需要说明的是，需要储存的图像视频信息是存储在遥控潜艇主机内的存储卡(存储模块85)上的，如果需要保存到手机上的话，也是由遥控潜艇主机1将存储卡内的图像视频文件通过信号收发器4传至手机上进行保存。 [0039] 进一步的，本发明实施例中，控制器2是用于发出遥控指令使潜艇主机1按照指令执行相应任务的设备。具体应用时，控制器2发出的操纵指令首先通过无线通讯方式传递给信号收发器4，然后通过信号收发器4沿信号线缆41传至潜艇主机1执行相应的操作。控制器2包括：用于生成控制信号的控制模块，用于发出控制信号的第一通信模块。控制器2可使用无线手柄，也可以为智能移动终端，如智能手机，平板电脑等。 [0040] 进一步的，本发明实施例中，显示器3是用于让水面上的人对水下情况进行实时观看的设备，显示器3包括：第二通信模块、数据存储模块和数据处理与显示模块；所述第二通信模块，用于接收上传的数据信息；所述数据存储模块，用于存储接收到的数据信息；所述数据处理与显示模块，用于处理接收到的数据信息，并显示对应的图像视频和传感器数据。显示器3可使用手机，平板电脑或独立显示屏，也可使用VR眼镜观看3D实时图像。也即是说，显示器3可以为智能移动终端、独立显示屏和VR眼镜的一种。 [0041] 进一步的，请一并参阅图2、图3和图6，防水外壳61的中间设置有上下贯通防水外壳61的第一类型涵道：第一涵道63，防水外壳61的两侧对称设置有两个第二类型涵道：第二涵道641和第三涵道642；所述动力系统包括：设置在第一涵道63内的升降电机65和升降螺旋桨67；设置在第二涵道641内的第一推进电机661和第一推进螺旋桨(未标出)，设置在第三涵道642内的第二推进电机662和第二推进螺旋桨682。 [0042] 也就是说，动力系统9由三个电机及螺旋桨构成，其中升降电机及升降螺旋桨安装于遥控潜艇主机中部上下贯通的涵道内，另外两个推进电机及推进螺旋桨安装于遥控潜艇主机两侧入流的涵道内。两个推进螺旋桨位于两侧可以使遥控潜艇主机前进与后退，当遥控潜艇主机前进或后退时，两侧推进螺旋桨转速不同的情况下，遥控潜艇主机可实现转向；当遥控潜艇主机停留在原地时，调整两侧推进螺旋桨的旋转方向可实现原地转向。位于遥控潜艇主机贯通涵道内的升降螺旋桨可以提供上浮下潜，同是也可调节遥控潜艇主机的俯仰姿态。 [0043] 进一步的，如图6所示，传感器系统9包括：设置在遥控潜艇主机1上(具体可设置在防水外壳61内)，用于测量遥控潜艇主机1水下姿态的姿态传感器91；设置在遥控潜艇主机1上(具体可设置在防水外壳61上)，用于测量遥控潜艇主机1下潜深度的深度传感器92；设置在遥控潜艇主机1上(具体可设置在防水外壳61内)，用于测量水中障碍物与遥控潜艇主机1距离的声纳传感器93；设置在遥控潜艇主机1上(具体可设置在防水外壳61内)，用于测量遥控潜艇主机1内部温湿度的温湿度传感器94；设置在遥控潜艇主机1上(具体可设置在防水外壳61内)，用于测量遥控潜艇主机1航行速度的速度传感器95；设置在遥控潜艇主机1上(具体可设置在防水外壳61内)，用于测量遥控潜艇主机1周围环境的光学成像传感器96。姿态传感器91、深度传感器92、声纳传感器93、温湿度传感器94、速度传感器95和光学成像传感器96均与主控芯片81电连接。另外，优选的，在遥控潜艇主机1上还可设置三轴加速度传感器，用来检测遥控潜艇主机1所受的碰撞和冲击。 [0044] 其中，所述姿态传感器91包含三轴陀螺仪，可以感知遥控潜艇主机在水中姿态，当受到外界扰动时，遥控潜艇主机可根据三轴陀螺仪采集的数据通过增稳控制系统进行姿态纠正。遥控潜艇主机1可以根据深度传感92测量的遥控潜艇主机1下潜的深度数据，调整动力系统的升降电机和升降螺旋桨的运行状况，控制下潜深度。声纳传感器基于声波反射原理感知障碍物与遥控潜艇主机的距离，为避障提供参考。 [0045] 本发明实施例中，控制器2根据传感器系统9测量的各种传感器数据，发出遥控信号，控制遥控潜艇主机1的动力系统运行，实现遥控潜艇主机1水下前进，后退，上升，下潜，行进中左转，行进中右转，原地左转，原地右转以及俯仰的运动，从而实现在水下实时拍摄高清视频和抓拍高清照片。另外，需要说明的是，以上所述的传感器系统9测量的各种传感器数据，也是由主控系统8通过信号线缆41上传给信号收发器4，然后信号收发器4通过无线传输技术将传感器数据上传给显示器3，最后显示器3接收并显示各种传感器数据。 [0046] 进一步的，如图7所示，本发明实施例的应用于水下探测的遥控潜艇的工作原理为：控制器2与信号收发器4无线连接，将控制信号(控制指令)通过无线技术发至信号收发器4，信号收发器4将所述控制信号转译后通过信号线缆41传至遥控潜艇主机1，由遥控潜艇主机1执行相应的控制指令；与此同时，遥控潜艇主机1将拍摄到的图像视频利用内部的主控系统8将图像视频转成数字信号，并将图像视频的数字信号和传感器数据沿信号线缆41传至信号收发器4，信号收发器4通过无线传输将图像视频的数字信号和传感器数据传至显示器3，从而可以让人实时看到水下的情形并监控遥控潜艇主机1的运行状况。需要说明的是，控制器2不仅可以发出使遥控潜艇主机1运动的控制信号，也能发出控制所述图像采集系统进行图像视频拍摄的相关指令信号。 [0047] 采用本发明实施例所述遥控潜艇，可以在不用人下水的情况下就能帮助人们随心所欲的观察水下世界，不仅能帮助无潜水经验的人实时观测水下情况，也能为潜水人员提前探知水下环境不明朗的水域，为潜水人员提供必要的水下照明并跟踪记录拍摄潜水的全过程；在自然条件不适宜潜水的情况下也可通过遥控潜艇替人下水进行潜拍，将拍摄景象储存于遥控潜艇主机内的记忆卡中，事后将其拷入电脑可以进行回放分享；在潜水人员发生意外情况时，水面之上的遥控人员可以及时发现并操控水下潜艇使其成为一个临时救生设备，给水下人员上浮提供一定的辅助拉力，帮助潜水员快速浮出水面脱险。 [0048] 因此，本发明提供的一种应用于水下探测的遥控潜艇，包括：遥控潜艇主机；用于发出控制信号控制遥控潜艇主机运行的控制器；与控制器连接用于实时观察水下环境的显示器；及设置在水面或水面以上与遥控潜艇主机连接的信号收发器；所述遥控潜艇主机包括：防水外壳，观察镜，动力系统，主控系统，传感器系统，图像采集系统及电源模块；所述图像采集系统包括：照明电路板，摄像头，及远光灯、近光灯、红外线补光灯和紫外线探照灯。所述遥控潜艇不仅能够帮助无潜水经验的人实时观测水下情况，也能够方便的为潜水人员提前探知水下环境不清楚水域，提供照明并跟踪记录潜水过程，而且受自然条件影响小，还能够帮助潜水人员快速浮出水面脱险。 |
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