专利名称：水下机械鱼探测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水下机械鱼探测系统，特别是涉及一种使用方便，系统便捷、模块化结构，可进行未知水域探测的一种机械鱼探测系统。
背景技术：
在科学研究或者实际水域养殖生产过程中，精确探测水下环境成为此过程中必不可少的一个部分，经常要在水域中进行水下环境及生物的勘察，有时为了避免未知水域的危险性，提高探测的便捷性，需要在非人力的情况下进行对水域中的各个空间内多个点进行水下环境及生物的探测，如通过摄像头直观的观察水下地形，水下生物种类的探测，以便人们更加方便准确地了解水域的状况。如以便研究人员对相应水域采取相应的控制措施。因此，水下机械鱼探测系统在科学研究和实际生产中具有重要的应用价值。
在国内外，关于水下探测系统有着广泛的研究，提出的水下探测方式有多种，其中典型的水下探测系统都为大型机械结构，无小型便捷的机械鱼测试方式，但大型水下探测系统结构复杂、笨拙，工作非常复杂，行动不方便，成本较高。此外，此系统不能使用于小型水域的探测，且探测精度不足。因此不易实现小型水域的探测，无法大规模民用生产生活使用。归纳起来传统水下探测系统方式存在机械结构笨拙，工作复杂，行动不方便，准确度和精度低的缺点。这些统水下探测系统主要存在两大缺点其一，操作复杂，结构笨拙，行动不便，需要大量的连线才能使其工作传输信息，只能使用在大型水域的探测；其二，成本高昂，机械庞大，无法使用于小型水域的生产养殖。现在在大多数水下探测系统中，均采用大型的机械结构或通过导线连接单一探测系统，并通过单总线工作方式即仅用一根数据线传输摄像信息和控制指令，同时通过导线为水下探测系统提供动力，在水下探测系统的机械结构外部接上各种传感器，对水下环境进行准确探测，且通过对水下探测系统附近障碍物，设置距离超限报警等功能避免与障碍物发生碰撞。构成简便、可靠，适合小型水域，复杂水域的环境的探测。基于以上分析，本发明提出了一种结构简便，设计简单，模块化结构，可准确、方便、安全探测系统结构，并且采用鱼的体型结构，使其具有鱼的灵活的运动机能，可以对各种小型的、复杂的水域经探测。该系统的应用可以有效的提高工作效率，满足科学研究和实际生产的需要，对于研究者提供了一种廉价、便捷的研究手段，具有一定的实用和推广价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提出了一种结构简便，设计简单，模块化结构，且能进行无线充电，具有行动灵活和便捷功能，可以对各种小型的、复杂的水域进行探测一种水下机械鱼探测系统。
本发明所采用的技术方案是一种水下机械鱼探测系统，包括有核心控制单元，其特征在于，还设置有无线收发装置，用于接收无线发收装置发送的工作信息，并可以对无线发收装置发送控制信息；无线发收装置，用于发送工作控制单元的工作信息，并可以接收无线收发装置发送的控制信息；工作控制单元，用于执行核心控制单元发出的各种指令信息并控制探测系统的工作状态；无线充电模块，用于为机械鱼内部电池进行充电；探测系统，用于探测水域环境信息；密封鱼皮，用于对无线发收装置，无线充电模块，工作控制单元和探测系统构建密封防水环境使其正常工作。所述的核心控制单元包括有提供控制信息的核心控制器；存储工作控制单元上传的工作信息以及核心控制器的信息的存储器；实时显示工作数据的液晶显示器。所述的探测系统包括有可以进行监测障碍物的超声波传感器；摄像头用于摄取水下环境的视频信息；鱼鳍控制舵机组与腹鳍和鱼尾相连用于控制鱼鳍和鱼尾的运动，实现水下机械鱼探测系统的前后和转弯移动；充放水系统用于调节整个水下机械鱼探测系统在水中的重力，实现水下机械鱼探测系统的上升和下降。
所述的工作控制单元⑷包括有连接超声波传感器的超声波AD接口(41);连接鱼鳍控制舵机组的舵机PWM 口 ；连接充放水系统的充放水系统PWM 口 ；连接摄像头的摄像头A/D接口。所述的充放水系统包括有为系统提供上升浮力和下沉重力的水箱，和为水箱提供充放水动力的舵机；所述的无线充电模块用于对水下机械鱼探测系统的电池进行无接触的充电。本发明的一种水下探测系统，是采用数字化的超声波传感器、摄像头和舵机等组成的水下机械鱼探测系统，将其置于鱼形密封器中，提高水下探测系统在水中运动的便捷性，可以实现了对不同深度的小型水域的水下环境的探测。该水下探测系统，功能丰富，结构简便，设计简单，模块化结构，数字化采集水下环境信息，无线充电，无线传输信息，可以有效的，提高工作效率，减轻检测的人工劳动，满足在科研活动和工业生产的温度检测需求。
图I是本发明的整体功能示意图；图2是本发明的结构框图；图3是充放水系统结构图；图4是腹鳍工作结构示意图；图5是无线充电模块结构示意图；其中I :核心控制单元41:超声波A/D接口2 :无线收发装置43 :摄像头A/D接口4 :工作控制单元44 :舵机控制板5 :探测系统51 :超声波传感器6 :密封鱼皮52 :胸鳍和鱼尾11 :核心控制器53 :摄像头
12 :存储器54 :鱼鳍控制舵机组13 :液晶显示器55 :充放水系统
14 :手摇杆444 :舵机PWM接口31 :无线发收装置445 :充放水系统PWM接口32:无线充电模块
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明的一种水下机械鱼探测系统做出详细的说明。如图I所示，本发明的一种水下机械鱼探测系统，包括有核心控制单元1，其特征在于，还设置有无线收发装置2，用于接收无线发收装置31发送的工作信息，并可以对无 线发收装置31发送控制信息；无线发收装置31，用于发送工作控制单元4的工作信息，并可以接收无线收发装置2发送的控制信息；工作控制单元4，用于执行核心控制单元I发出的各种指令信息并控制探测系统5的工作状态；无线充电模块32，用于为机械鱼内部电池进行充电；探测系统5，用于探测水域环境信息。如图I所示，所述的核心控制单元I包括有提供控制信息的核心控制器11 ;存储工作控制单元4上传的工作信息以及核心控制器11的信息的存储器12 ;实时显示工作数据的液晶显不器13。如图I所示，所述的探测系统5包括有可以进行监测障碍物的超声波传感器51 ；摄像头53用于摄取水下环境的视频信息；鱼鳍控制舵机组54与腹鳍和鱼尾52相连用于控制鱼鳍和鱼尾52的运动，实现水下机械鱼探测系统的前后和转弯移动；充放水系统55用于调节整个水下机械鱼探测系统在水中的重力，实现水下机械鱼探测系统的上升和下降。如图I所示，所述的工作控制单元4包括有连接超声波传感器51的超声波AD接口 41 ;连接鱼鳍控制舵机组54的舵机PWM 口 444 ;连接充放水系统55的充放水系统PWM 口445 ;连接摄像头53的摄像头A/D接口 43。如图2所示，所述的密封鱼皮(6)，用于对无线发收装置(31)，工作控制单元(4)、探测系统(5)和无线充电模块(32)的蓄电池电源32a、充电感应线圈32b构建密封防水环境使其正常工作。如图3所示，所述的充放水系统55包括有为系统提供上升浮力和下沉重力的水箱552，和为水箱552提供充放水动力的舵机551 ;舵机551的齿轮551d与水箱552的活塞杆552a咬合，齿轮551d的旋转带动活塞杆552a左右运动，带动活塞552c运动，当活塞552c向右运动时，压缩水箱552内的空气，同时氺通过进出水口 552b进入到水箱552内，系统重力增加，可实现水下机械鱼探测系统的下沉；当活塞552c向左运动时，释放水箱552内的压缩空气，同时氺通过进出水口 552b流出，系统重力减小，浮力增加，可实现水下机械鱼探测系统的上浮，551a、551b和551c是舵机551的控制引脚与充放水系统PWM 口 445相连，可以实现对舵机551的工作状态的控制。 如图4所示，所述的鱼鳍控制舵机组54，包括有腹鳍控制舵机541和腹鳍控制舵机齿轮541a，腹鳍控制舵机齿轮541a与腹鳍和鱼尾52的腹鳍521的腹鳍连接杆521a相连，腹鳍控制舵机齿轮541a的转动可以通过腹鳍连接杆521a带动腹鳍521转动，从而获得系统在水中的动力。
如图5所示，所述的无线充电模块32用于对水下机械鱼探测系统的电池进行无接触的充电，无线充电模块32包括有蓄电池电源32a、充电感应线圈32b、授电感应线圈32c和充电电源32d，授电感应线圈32c产生电流高频震荡将电能转换为磁能，充电感应线圈32b在授电感应线圈32c产生的高频磁场中可以感应出电流，并对蓄电池电源32a进行充电。该水下机械鱼探测系统，有多种探测装置，功能丰富，设计简单，模块化结构，无线传输信息，可以提高工作效率，减轻检测的人工劳动，采用无接触充电方式可以增加机械鱼在水中的密封性，可以进行机械鱼的无接口设计，满足在科研活动和工业生产需求，具有一定的市场推广潜力。 ·
权利要求
1.一种水下机械鱼探测系统，包括有核心控制单元(I)，其特征在于，还设置有无线收发装置(2)，用于接收无线发收装置(31)发送的工作信息，并可以对无线发收装置(31)发送控制信息；无线发收装置(31)，用于发送工作控制单元(4)的工作信息，并可以接收无线收发装置(2)发送的控制信息；工作控制单元(4)，用于执行核心控制单元(I)发出的各种指令信息并控制探测系统(5)的工作状态；无线充电模块(32)，用于为机械鱼内部电池进行充电；探测系统(5)，用于探测水域环境信息；密封鱼皮(6)，用于对无线发收装置(31)，无线充电模块(32)，工作控制单元(4)和探测系统(5)构建密封防水环境使系统正常工作。
2.根据权利要求I所述的一种水下机械鱼探测系统，其特征在于，所述的核心控制单元(I)包括有提供控制信息的核心控制器(11);存储工作控制单元(4)上传的工作信息以及核心控制器(11)的信息的存储器(12);实时显示工作数据的液晶显示器(13)。
3.根据权利要求I所述的一种水下机械鱼探测系统，其特征在于，所述的探测系统(5)包括有可以进行监测障碍物的超声波传感器(51);摄像头(53)用于摄取水下环境的视频信息；鱼鳍控制舵机组(54)与腹鳍和鱼尾(52)相连用于控制鱼鳍和鱼尾(52)的运动，实现水下机械鱼探测系统的前后和转弯移动；充放水系统(55)用于调节整个水下机械鱼探测系统在水中的重力，实现水下机械鱼探测系统的上升和下降。
4.根据权利要求I或权利要求3所述的一种水下机械鱼探测系统，其特征在于，所述的工作控制单元(4)包括有连接超声波传感器(51)的超声波AD接口(41);连接鱼鳍控制舵机组(54)的舵机PWM 口(444);连接充放水系统(55)的充放水系统PWM 口(445);连接摄像头(53)的摄像头A/D接口(43)。
5.根据权利要求I或权利要求3所述的一种水下机械鱼探测系统，其特征在于，所述的充放水系统(55)包括有为系统提供上升浮力和下沉重力的水箱(552)，和为水箱(552)提供充放水动力的舵机(551)。
6.根据权利要求I所述的一种水下机械鱼探测系统，其特征在于，所述的无线充电模块(32)用于对水下机械鱼探测系统的电池进行无接触的充电。
全文摘要
一种水下机械鱼探测系统，包括有核心控制单元，其特征在于，还设置有无线收发装置，用于接收无线发收装置发送的工作信息，并可以对无线发收装置发送控制信息；无线发收装置，用于发送工作控制单元的工作信息，并可以接收无线收发装置发送的控制信息；工作控制单元，用于执行核心控制单元发出的各种指令信息并控制探测系统的工作状态；无线充电模块，用于为机械鱼内部电池进行充电；探测系统，用于探测水域坏境信息；密封鱼皮，用于对无线发收装置，无线充电模块，工作控制单元和探测系统构建密封防水环境使其正常工作，该系统的应用可以精确地探测未知水域的水下环境，满足科学研究和实际生产的需要，具有一定的实用和推广价值。
文档编号B63C11/52GK102923282SQ20121045169
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者高圣伟, 张牧, 王炜, 袁臣虎, 孙醒涛, 常亮, 张东, 郭宇, 陈艳芳, 耿建学, 尹鑫, 杨洋, 丁姝萌, 刘明悦, 钟宝华, 李强 申请人:天津工业大学