一种基于光通信的动力浮标的制作方法

1.本实用新型涉及水上浮标技术领域，尤其涉及一种基于光通信的动力浮标。


背景技术：

2.现有的水下作业的机器人大都通过线缆与陆地实现通信，然而水下环境复杂，这种带线缆的工作方式容易发生不可控的意外。又或者水下机器人将采集到的数据存储到存储卡中，回到岸上再进行数据提取，但是这种方式会使得工作效率降低。


技术实现要素：

3.鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的第一目的在于提供一种基于光通信的动力浮标，用于水下机器人的通信。
4.该方案具体如下：
5.一种基于光通信的动力浮标，用于水下机器人的通信，包括底座，所述底座设于浮力体上，所述底座设有光通信模块、动力模块、电源模块、主控电路模块和收发天线；
6.所述电源模块为所述光通信模块、动力模块、主控电路模块和收发天线供电，所述主控电路模块分别与所述光通信模块、动力模块、收发天线通信。
7.进一步地，所述光通信模块、动力模块位于所述底座的下方，所述电源模块、主控电路模块、收发天线设于所述底座的上方。
8.进一步地，所述动力模块包括螺旋桨，所述螺旋桨通过下支撑杆与所述浮力体相连，所述螺旋桨通过旋转连接轴与所述下支撑杆相连。
9.进一步地，所述光通信模块设于密封可透光玻璃罩内部。
10.进一步地，所述光通信模块包括ld光源阵列、光电探测器、处理器和驱动电路，所述处理器分别与所述光电探测器、驱动电路、主控电路模块之间进行通信，所述驱动电路与所述ld光源阵列相连。
11.进一步地，所述ld光源阵列为470nm的蓝光波段的光源或者为520nm的绿光波段的光源。
12.进一步地，所述ld光源阵列的图形为环形。
13.进一步地，还包括定点模块，所述定点模块包括红外探测器，所述红外探测器与所述主控电路模块相连，所述红外探测器设于密封可透光玻璃罩内部。
14.进一步地，所述收发天线通过上支撑杆与所述底座相连。
15.进一步地，还包括手持架，所述手持架位于所述底座上方，所述手持架与所述底座相连。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下的有益效果：
17.本实用新型提供动力浮标，通过收发天线和光通信模块实现近浅海区域中水下机器人和陆地的通信，该动力浮标具有中继站的作用，并且通过光通信模块可基于光通信技术实现与水下机器人的高速信息传输，除此之外，浮标自带动力，能够跟随水下机器人进行
移动，避免了水下机器人移动过程中与浮标距离太远造成通信中断的问题。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例密封可透光玻璃罩中的结构示意图；
21.图3为本实用新型实施例跟随模式示意图；
22.图4为本实用新型实施例光通信模块示意图。
23.附图标记：
24.100-底座；110-密封可透光玻璃罩；200-浮力体；300-光通信模块；310-ld光源阵列；320-光电探测器；400-动力模块；410-螺旋桨；411-下支撑杆；412-旋转连接轴；420-红外探测器；500-电源模块；600-主控电路模块；700-收发天线；710-上支撑杆；800-定点模块；900-手持架。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
28.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
29.图1为本实用新型动力浮标的实施例。
30.请参考图1，该结构实施例用于水下机器人和陆地的通信，实施例包括底座100，底座100用于承载各零部件，底座100安装于浮力体200上，浮力体200的主要作用是为底座100及与底座100相连的零部件提供浮力，使底座100能够漂浮于水面之上。
31.本实施例中的浮力体200为环形，这种环形能够方便在底座100下面安装相关零部
件，浮力体200由密度较小的材料制成，能够提供足够的浮力，例如泡沫等材料。
32.在底座100设有光通信模块300、动力模块400、电源模块500、主控电路模块600和收发天线700。其中电源模块500为光通信模块300、动力模块400、主控电路模块600和收发天线700供电。主控电路模块600分别与光通信模块300、动力模块400、收发天线700通信，主控电路模块600还具有数据处理功能，可以对其他模块进行控制。
33.具体地，光通信模块300和动力模块400位于底座100的下方，动力浮标在工作时，底座100的下方位于水中，将光通信模块300位于底座100的下方能够更好地与水下机器人进行光通信，结合上述环形的浮力体200，这种环形设计的浮力体200不会阻挡光通信模块300的光通信路径，能够保证足够的视野。动力模块400位于底座100的下方与水体接触，能够更好地将动力作用于水体产生推动力，推动浮标进行运动。在其他实施例中，如果动力模块400的动力作用于空气，通过推动空气产生推动力，还可以将动作模块400设于底座100的上方。
34.在本实施例中，动力模块400包括螺旋桨410。螺旋桨410的数量为四个，螺旋桨410通过下支撑杆411与浮力体200连接。这种采用下支撑杆411的连接方式，可以让螺旋桨410具有充足的运行空间，同时也避免了螺旋桨410在工作时对浮力体200以及其他零部件造成损害，并且不会阻挡光通信模块300的光通信路径。除此之外，螺旋桨410通过旋转连接轴412与下支撑杆411相连，通过旋转连接轴412可以实现螺旋桨410的方向调整，进而可以实现整个浮标运动方向的调整。四个螺旋桨410均匀分布，能够实现有效的平衡，在其他实施例中，也可以根据实际需求选用其他数量的螺旋桨。
35.在本实施例中，光通信模块300包括ld光源阵列310、光电探测器320、处理器(图中未示出)和驱动电路(图中未示出)，ld光源陈列310的图形为环形，光电探测器320位于ld光源阵列310的环形中间。本实施例中的处理器选用arm处理器，arm处理器包括arm处理器1和arm处理器2，处理器分别与光电探测器320、驱动电路、主控电路模块600之间进行通信，驱动电路与ld光源阵列310相连。如图4所示，主控电路模块600将水下机器人控制信息输出给arm处理器1，arm处理器1实现控制信息的编码与调制，然后将处理后的信号输出给驱动电路，驱动电路将信号加载到ld光源阵列310上，光波作为信息传输载体实现浮标到水下机器人的通信。水下机器人接收指令后实行采集图像或视频信息操作，并将采集的信息通过光通信传输回浮标，光电探测器320探测到光信号后，将信息传输给arm处理器2实现信号的解调与译码，最终将水下图像/视频信息传输给主控电路模块600。主控电路模块600通过收发天线700与陆地设备进行通信，将主控电路模块600的水下图像/视频信息传输传输给陆地设备，或者将陆地设备发送的控制指令发送给主控电路模块600。收发天线700通过上支撑杆710与底座100相连，通过上支撑杆710可以将收发天线700抬升一定的高度，能够提高收发天线700通信的流畅度，以及避免收发天线700受到水体侵蚀。
36.上述ld光源阵列310采用470nm的蓝光波段的光源或者为520nm的绿光波段的光源，这种波段范围内的光波作为通信载体，具有带宽大、速率高、抗干扰性强的优点。
37.本实施例中，还包括定点模块800，定点模块800与主控电路模块600相连。通过定点模块800实现浮标定点模式。定点模块800包括红外探测器420，红外探测器420与主控电路模600块相连。
38.如图2所示，本实施例中的红外探测器420的数量为四个，均匀分布于光通信模块
的外围，红外探测器420和主控电路模块600相连，两者之间进行通信，红外探测器420用于监测水下机器人的红外光变化，水下机器人安装有红外发射机。如图3所示，当水下机器人发生移动时，红外探测器420接收到的红外光发生变化，导致光信号转化为电信号时电压值出现变化，通过主控电路模块600中的跟随算法，当电压变化值符合一定条件时，主动电路模块600启动对应的电机，根据跟随算法并通过旋转连接轴412调整对应的螺旋桨410的角度并启动螺旋桨410，实现浮标对水下机器人的智能跟随。
39.浮标定点工作模式的原理：浮标通过其上的定点模块800，该模块基于gps-rtk技术实现在水面上的一点定位，水下机器人则通过光通信模块，以浮标为基准位置，保持在浮标正下方位置。
40.上述涉及的红外探测器420和光通信模块300设于密封可透光玻璃罩110的内部，密封可透光玻璃罩110具有隔离水体的作用，避免水体对红外探测器420和光通信模块300造成腐蚀和损坏。
41.本实施例中，还包括手持架900，手持架900位于底座100上方，手持架与底座100相连，手持架900能够方便操作人员握持。
42.综上所述，本实用新型提供的实施例，基于水下光通信技术，在浮标中装载光通信收发模块，利用该浮标作为中继器实现近浅海区域中水下机器人与陆地的通信；同时该实施例动力浮标具备两种工作模式：跟随模式以及定点模式，基于红外探测实现浮标对水下机器人的轨迹跟踪，基于gps-rtk技术实现浮标在水面上的一点定位以及水下机器人对浮标的对准定位。
43.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。