浊水造清系统及其水下机器人

技术领域

本公开涉及高端制造技术领域，尤其涉及一种浊水造清系统及其水下机器人。

背景技术

随着人类对水资源开发利用的增加，水下资源观察、水下设备、水下设施的检修会有越来越多的需求，清水中利用水下机器人观察及作业可以实现，但是在浊水中，受限于浊水中能见度非常低，无法有效地通过视觉定位作业位置及作业区域的状况。目前，针对水量较少位置可通过抽干浊水或者人员摸索检修，针对深水及不具备人员作业和抽干条件的环境尚无成熟有效地办法解决。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种浊水造清系统及其水下机器人。

基于上述目的，第一方面，本公开提供了一种浊水造清系统，用于协助水下机器人作业，包括：

可折叠隔离罩，用于隔离水下机器人的作用区域和非作业区域，并且使得所述作业区域位于处于伸展状态的可折叠隔离罩内；以及

换水单元，被配置为排出所述作业区域内的浊水并向作业区域填充清水。

进一步地，所述可折叠隔离罩包括：

支架，设置于所述水下机器人的作业侧；

隔离层，设置于所述支架上；以及

驱动组件，被配置为控制所述支架和所述隔离层在伸展状态和折叠状态间转换。

进一步地，所述支架包括：

固定杆，连接于所述水下机器人上；以及

活动杆，包括固定端和活动端；其中，所述固定端和所述固定杆的端部相连，所述活动端在驱动组件的作用下绕所述固定端转动。

进一步地，所述可折叠隔离罩还包括弹性延伸部，所述弹性延伸部设置于所述隔离层的至少一边。

进一步地，所述换水单元包括：

排水组件，被配置为排出所述作业区域内的浊水；以及

充水组件，被配置为向所述作业区域填充清水。

进一步地，所述排水组件包括浊水管和设置于所述浊水管上的第一水泵；和/或

所述充水组件包括清水管和设置于所述清水管上的第二水泵。

进一步地，所述充水组件还包括水箱，所述水箱连接所述清水管，用于向所述作业区域提供清水。

进一步地，所述充水组件还包括浊度仪，所述浊度仪设置在所述清水管的进水端和水下机器人上。

进一步地，所述清水管的进水端连接所述水箱的进水口，所述充水组件还包括处理器，被配置为：

获取浊度数据和水下机器人的移动速度；

根据水下机器人上的浊度仪的浊度数据和所述移动速度，确定水体的浊度变化规律；

基于清水管的进水端浊度数据、预定的清水浊度值和所述浊度变化规律，确定所述水箱进行蓄水工作。

第二方面，本公开开提供一种水下机器人，包括前述任一所述的浊水造清系统。

从上面所述可以看出，本公开提供的浊水造清系统及其水下机器人，通过可折叠隔离罩隔离水下机器人的作用区域和非作业区域，结合换水单元排出所述作业区域内的浊水并向作业区域填充清水，从而满足水下机器人的作业需求。

附图说明

为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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公开的实施例，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获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的浊水造清系统的收缩状态的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的浊水造清系统的伸展状态的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的可折叠隔离罩的部分结构示意图；

图4为本公开实施例提供的又一种可折叠隔离罩的部分结构示意图；

图5为本公开实施例提供的充水组件的部分结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

针对目前在浊水区域难以进行深水作业的情况，本公开的发明人提供了一种浊水造清系统，用于协助水下机器人作业。

请参阅图1和图2，所述浊水造清系统包括：

可折叠隔离罩2，用于隔离水下机器人的作用区域和非作业区域，并且使得所述作业区域位于处于伸展状态的可折叠隔离罩2内；以及

换水单元，被配置为排出作业区域内的浊水并向作业区域填充清水。

由上所述可以看出，本公开的浊水造清系统通过可折叠隔离罩隔离水下机器人的作用区域和非作业区域，结合换水单元排出所述作业区域内的浊水并向作业区域填充清水，从而满足水下机器人的作业需求。

需要说明的是，可折叠隔离罩2具有折叠状态和伸展状态。在水下机器人处于移动状态、清水区域作业等状态时，可折叠隔离罩2处于折叠状态，可以最大限度减小可折叠隔离罩2的设置对水下机器人运行、作业等的影响。在水下机器人浊水区域作业时，可折叠隔离罩2处于伸展状态，能够有效将作业区域和非作业区域分开，从而方便快速实现作业区域内的浊水排出和清水填充，进而便于水下机器人在清水环境中作业，降低作业难度、提高作业效率。

在一些实施例中，如图3所示，可折叠隔离罩包括：

支架21，设置于水下机器人1的作业侧；

隔离层22，设置于支架21上；以及

驱动组件23，被配置为控制支架21和隔离层22在伸展状态和折叠状态间转换。

需要说明的是，请参阅图1，水下机器人1的作业侧设置作业设备，例如观察系统3、机械手（图中未示出）、探测器（图中未示出）等。

可选地，隔离层22可以是防水材料，例如防水布、防水膜等，这里不做具体限定。采用防水材料，隔离层两侧的水无法交流，达到彻底的隔离效果。

作为一种可替代的实施方式，隔离层22可以是过滤材料，例如滤布、滤膜等。过滤材料允许非作业区域的浊水中的水分进入作业区域，阻隔颗粒物、悬浮物、大分子不容物，进而确保作业区域内仍是清水，不被非作业区域的浊水污染。

在一些实施例中，如图3所示，所述支架21包括：

固定杆211，连接于水下机器人1上；以及

活动杆212，包括固定端和活动端；其中，所述固定端和所述固定杆的端部相连，所述活动端在驱动组件23的作用下绕所述固定端转动。

可选地，驱动组件23可以是电缸。

本领域技术人员可以理解地，驱动组件23可以设置在支架21上，也可以是设置在隔离层22上。由于支架21的硬度优于隔离层22，驱动组件23设置在支架21上稳定性更优。示例性的，驱动组件23的固定端和活动端分别设置于支架21在伸展方向的两端，驱动组件23的活动端带动支架21、隔离层22展开至伸展状态。

作为一个可替换的实施方式，驱动组件23可以是旋转电机。所述旋转电机设置在固定杆211和活动杆212相对旋转处，并且带动活动杆212转动。

需要说明的是，隔离层22可以是连续一体的，也可以包括多个组成部分。本领域技术人员可以根据水下机器人的作业位置，例如接触海底、湖底、悬停于水体中，选择适宜的隔离层22。

例如，如图1和图2所示，水下机器人1在海底作业时，隔离层22是一个整体。

又如，如图4所示，水下机器人1在悬停于水体中时，隔离层22可以包括多个子隔离层221（图中处于伸展状态），例如两个。多个子隔离层221伸展后相互配合隔离作业区域和非作业区域。这样的方案，有利于将需要检修的目标（例如线缆目标部位）置于作业区域，而非检修目标（线缆的非目标部位）可以方便的经由子隔离层间的缝隙进入非作业区域。需要说明的是，图4中箭头所示方向即为子隔离层221展开的方向。

在一些实施例中，可折叠隔离罩2还包括弹性延伸部24，弹性延伸部设24置于隔离层22的至少一边。通过设置弹性延伸部24，能够增加作业区域和非作业区域之间的隔离效果，降低两者之间的水体交换。例如，海底存在凸起或水体中的线缆，弹性延伸部24作为隔离层22的补充，可以方便的压缩，增加隔离层22的隔离效果。

在一些实施例中，换水单元包括：排水组件，被配置为排出所述作业区域内的浊水；以及充水组件，被配置为向所述作业区域填充清水。

通过排水组件和充水组件的组合，能够简单高效的实现作业区域内的水体的置换。

在一些实施例中，请参阅图1，所述排水组件包括浊水管和设置于所述浊水管上的第一水泵4。可选地，浊水管的出水端位于水下机器人远离作业侧的方向，且具有一定距离。

可选地，如图2所示，浊水管包括第一吸水管7和远离作业区域的第一排水管8；其中，第一水泵4连接第一吸水管7和第一排水管8。

在一些实施例中，请参阅图1，所述充水组件包括清水管和设置于所述清水管上的第二水泵5。

可选地，如图2所示，清水管包括远离作业区域的第二吸水管9和位于作业区域的第二排水管10；其中，第二水泵5连接第二吸水管9和第二排水管10。

需要说明的是，浊水管的出水端和清水管的进水端具有一定的距离，以避免浊水污染清水。

在真实水体环境中，小股的水流也可能引起浊水，这样的情况下，浊水的范围通常较小。当清水管的进水端位于清水区域时，第二水泵5可以直接由该取清水区域获取清水。

对于较大范围的浊水区域，本公开还提供以下可选的实施方式。在一些实施例中，如图5所示，充水组件还包括水箱11，所述水箱11连接所述清水管，用于向所述作业区域提供清水。

需要说明的是，水箱11的出水口连通所述清水管的出水口。

通过设置水箱，利用水箱蓄存清水作为作业区域清水的来源，提高本公开浊水造清装置的适用范围。

需要说明的是，清水的来源（水箱或者存在清水区域）可以通过控制管路上的电磁阀门（图中未示出）来控制，这里不做具体限定。

可选地，水箱11为零浮力水箱，水下机器人1可以携带水箱11移动。水箱11可以负载于水下机器人1上，也可以通过管路连接，这里不做限定。

可选地，水箱也可以设置于控制水下机器人1的船体上。

在一些实施例中，请参阅图5，所述充水组件还包括浊度仪13，所述浊度仪13设置在所述清水管的进水端和水下机器人1上。

这里的技术方案，采用浊度仪能够确定清水管的进水端和水下机器人周围的水体浊度，以判断水下机器人的作业环境是否满足作业需求和清水管的进水端的水体是否满足清水的需求，便于实现对所述浊水造清装置进行有效的控制。

在一些实施例中，所述清水管的进水端连接水箱11的进水口，所述充水组件还包括处理器，被配置为：

获取浊度数据和水下机器人的移动速度；

根据水下机器人上的浊度仪的浊度数据和所述移动速度，确定水体的浊度变化规律；

基于清水管的进水端浊度数据、预定的清水浊度值和所述浊度变化规律，确定所述水箱进行蓄水工作。

需要说明的是，基于水下机器人上的浊度仪采集的多个浊度数据和移动数据，可以确定水体的浊度在水下机器人运动方向上的变化规律。

水下机器人的移动速度可以由水下机器人的控制单元获取，这里不再赘述。

这里，利用浊度仪和处理器预测水体的浊度变化规律。若预测水体浊度提高，且清水管的进水端浊度值满足预定的清水浊度值，则可以控制水箱进行蓄水。换言之，若预测到水体浊度提高，相应的未来的作业区域处于浊水区域的概率很高，则在清水管的进水端浊度值满足预定的清水浊度值的时候，水箱11进行蓄水，以备在作业区域中使用。反之，水体浊度降低，则无需蓄水。也就是，基于清水管的进水端浊度数据、预定的清水浊度值和所述浊度变化规律，对所述水箱进行控制。

通过这样的技术方案控制水箱的蓄水，可以在满足清水需求的同时减少水下机器人的负担，灵活度高适用范围广泛。

基于同一发明构思，本公开还提供一种水下机器人。具体地，该水下机器人包括前述任一所述的浊水造清系统。显然，本实施例的水下机器人由于使用了前述实施例的浊水造清系统，相应的具有浊水造清系统中包括的可折叠隔离罩、换水单元，具有同样的技术效果。

下面对本公开的浊水造清系统的工作流程进行简单说明：装备好后，水下机器人1运动到指定作业区域，若作业区域的浊度数据不满足作业需求，则将处于折叠状态的可折叠隔离罩2自动打开到伸展状态，使作业区域位于隔离罩内。接着，第一水泵4开始工作，隔离罩内的浊水经由第一吸水管7吸入，第一排水管8排出，远处的清水经由第二吸水管9（或水箱的清水）在第二水泵5的作用由第二排水管10排入可折叠隔离罩内，经过一段时间的清水浊水的交互，使得伸展状态的可折叠隔离罩内部创造一块清水区域，水洗机器人可以通过观察系统观察作业区域，然后通过机器人的工具例如机械手完成作业。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构（例如，动态RAM（DRAM））可以使用所讨论的实施例。

本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。