[0001] 本发明涉及一种湖泊、 海洋水利数据收集机器人。

背景技术

[0002] 目前， 海洋或者湖水探测已经成为水利部门的一项重 要任务， 这其中， 很多探 测方式仅仅是局限于取样后在是实验室中化验 ， 这种方式虽然成本低廉， 但是 效果不好， 主要是因为， 湖水以及海水中的水是流动的， 湖中的环境也是处处 不同， 因此如果需要清楚的了解水中不同地点的环境 的数据就需要研制出一种 能潜入至水中的机器人。

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0003] 本发明的目的在于克服以上所述的缺点， 提供一种湖泊、 海洋水利数据收集机 器人。

[0004] 为实现上述目的， 本发明的具体方案如下： 一种湖泊、 海洋水利数据收集机器 人， 包括有机器人主体， 所述机器人主体上设有漂浮空腔； 所述漂浮空腔的顶 部设有一个水孔和一个气孔， 所述水孔连接有水管， 气孔连接有气管； 所述漂 浮空腔下方设有电路层， 所述电路层下方设有通信腔； 所述电路层设有数据收 集电路， 所述数据收集电路包括有数据处理单元， 以及与数据处理单元分别信 号连接的水温传感器、 放射性同位素探测器、 水质探测器、 用于与外界进行信 号传输的通信装置； 所述水温传感器、 放射性同位素探测器、 水质探测器均设 于机器人主体外侧壁上； 所述通信装置包括有通信芯片以及与之信号连 接的通 信天线， 所述通信天线设于通信腔的顶部； 所述水温传感器、 放射性同位素探 测器、 水质探测器分别将探测到的数据传至数据处理 单元后通过通信装置将数 据发射出去。

[0005] 其中， 所述天线包括有柱体， 所述柱体内设置有多个天线层， 每个天线层包括 有一个通信振子。

[0006] 其中， 所述通信振子包括有 PCB基板， 所述 PCB基板上设有呈上下对称设置的 微带单元；

[0007] 所述每个微带单元包括有几字形的主辐射臂， 所述主辐射臂的一端垂直延伸出 有第一延伸臂， 所述主辐射臂的另一端垂直延伸出有第二延伸 臂； 所述第一延 伸臂向第二延伸臂一侧延伸出有六边形的第一 辐射带， 所述第二延伸臂向第一 延伸臂一侧延伸出有六边形的第二辐射带； 第一辐射带与第二辐射带之间连设 有第三延伸臂；

[0008] 所述第一辐射带的上下两边和第二辐射带的上 下两边均设有多个镂空结构； 每 个镂空孔包括有圆形主孔、 从圆形主孔的顶端和低端分别向主孔中心延伸 出的 τ 形臂、 从 τ形臂的两个自由端向主孔中心一侧延伸出的� ��一辐射臂、 从主孔两侧 分别向外设置的副孔、 从副空自由端向外设置的弧形的弧形孔；

[0009] 还包括有两个设于 PCB基板上的用于传输馈电信号的馈电孔， 两个馈电孔分别 与 τ形臂馈电。

[0010] 其中， 每条边上的所述镂空结构数量为 5-8个。

[0011] 其中， 所述第一延伸臂和第二延伸臂均朝内侧斜向下 延伸出有第」二隔壁臂。

[0012] 其中， 所述第一延伸臂和第二延伸臂的自由端均向上 延伸出有第」二辐射臂。

[0013] 其中， 第一辐射臂远离第一辐射带的一侧边设有锯齿 状结构。

[0014] 其中， 第二辐射臂的内侧边上设有锯齿状结构。

[0015] 其中， PCB基板位八边形， 且两端通过固定臂与柱体相连。

[0016] 其中， 所述机器人主体底部还设有用于使机器人上升 的螺旋桨；

[0017] 其中， 所述数据收集电路还包括有 GPS定位装置， 所述 GPS定位装置与数据处 理单元信号连接；

[0018] 其中， 所述数据收集电路还包括有存储单元， 所述存储单元与数据处理单元信 号连接；

[0019] 其中， 所述数据收集电路还包括有视频采集单元， 所述视频采集单元为摄像头 ； 视频采集单元与数据处理单元信号连接。

发明的有益效果 有益效果

[0020] 通过合理的设计， 可以实现下沉式的探测， 在需要探测地方下沉， 然后实现探 测， 使得探测数据准确高效。

对附图的简要说明

附图说明

[0021] 图 1是本发明截面示意图；

[0022] 图 2是本发明的数据收集电路的原理框图；

[0023] 图 3是本发明的天线的截面图；

[0024] 图 4是本发明的通信振子的俯视图；

[0025] 图 5是本图 4的局部放大图；

[0026] 图 6是本天线的回波损耗测试图；

[0027] 图 7是本天线的隔离度性能测试图；

[0028] 图 8是本天线 2.4GHz吋的方向图；

[0029] 图 9是本天线 5.0GHz吋的方向图；

[0030] 图 1至图 9中的附图标记说明：

[0031] 1-机器人主体； 11-漂浮空腔； 12-电路层； 13-螺旋桨； 14-通信天线； 21-水温 传感器； 22-放射性同位素探测器； 23-水质探测器； 24-视频采集单元； 3-水管； 4-气管；

[0032] a-柱体； al-PCB基板；

[0033] bl-主辐射臂； b21-第一延伸臂； b22-第二延伸臂； b31-第一辐射带； b32-第二 辐射带； M-第三延伸臂； b5-第二隔壁臂； b6-第二辐射臂；

[0034] b7-圆形主孔； b71-副孔； b72-弧形孔； b8-T形臂； b81-第一辐射臂。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0035] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步 详细的说明， 并不是把本发明的 实施范围局限于此。

[0036] 如图 1至图 9所示， 本实施例所述的一种湖泊、 海洋水利数据收集机器人， 包括 有机器人主体 1， 所述机器人主体 1上设有漂浮空腔 11 ; 所述漂浮空腔 11的顶部 设有一个水孔和一个气孔， 所述水孔连接有水管 3， 气孔连接有气管 4; 所述漂 浮空腔 11下方设有电路层 12， 所述电路层 12下方设有通信腔； 所述电路层 12设 有数据收集电路， 所述数据收集电路包括有数据处理单元， 以及与数据处理单 元分别信号连接的水温传感器 21、 放射性同位素探测器 22、 水质探测器 23、 用 于与外界进行信号传输的通信装置； 所述水温传感器 21、 放射性同位素探测器 2 2、 水质探测器 23均设于机器人主体 1外侧壁上； 所述通信装置包括有通信芯片 以及与之信号连接的通信天线 14， 所述通信天线 14设于通信腔的顶部； 所述水 温传感器 21、 放射性同位素探测器 22、 水质探测器 23分别将探测到的数据传至 数据处理单元后通过通信装置将数据发射出去 ； 当需要下沉的吋候， 将机器人 防止相应水中， 并且在水管 3中注水， 注水后漂浮空腔 11内会因为进水而下沉， 当需要上升吋， 则只要在气管 4内加压进气， 将水从水管 3中排出即可， 机器人 便会上浮； 通过合理的设计， 可以实现下沉式的探测， 在需要探测地方下沉， 然后实现探测， 使得探测数据准确高效。

本实施例所述的一种湖泊、 海洋水利数据收集机器人， 所述天线包括有柱体 a ， 所述柱体 a内设置有多个天线层， 每个天线层包括有一个通信振子。 所述通信 振子包括有 PCB基板 al， 所述 PCB基板 al上设有呈上下对称设置的微带单元； 所 述每个微带单元包括有几字形的主辐射臂 bl， 所述主辐射臂 bl的一端垂直延伸 出有第一延伸臂 _b 21， 所述主辐射臂 bl的另一端垂直延伸出有第二延伸臂 b22; 所述第一延伸臂 b21向第二延伸臂 b22—侧延伸出有六边形的第一辐射带 b31， 所 述第二延伸臂 b22向第一延伸臂 b21—侧延伸出有六边形的第二辐射带 b32; 第一 辐射带 _b3 l与第二辐射带 _b32 之间连设有第三延伸臂 b4; 所述第一辐射带 b31的上 下两边和第二辐射带 b32的上下两边均设有多个镂空结构； 每个镂空孔包括有圆 形主孔 b7、 从圆形主孔 b7的顶端和低端分别向主孔中心延伸出的 T形臂 b8、 从 T 形臂 b8的两个自由端向主孔中心一侧延伸出的第一� ��射臂 b81、 从主孔两侧分别 向外设置的副孔 b71、 从副空自由端向外设置的弧形的弧形孔 b72; 还包括有两 个设于 PCB基板 al上的用于传输馈电信号的馈电孔， 两个馈电孔分别与 T形臂 b8 馈电。 通过大量的微带电路结构设计， 以及大量的仿真试验和参数调整下， 最 终确定了上述天线结构； 本天线在将多个天线层同吋馈电耦合后， 其在 2.4GHz 和 5.0GHz表现出优异电气性能， 具体如图 6， 在该频段附近带宽下平均达到 9.65d Bi; 而其他电气性能也有较为优异的结果， 其回波损耗在 2.4-2.48GHZ频段以及 5. 15-5.875GHz频段的回波损耗均优于 -15dB ; 如图 7， 隔离度在 2.4-2.48GHz和 5.15-

5.875GHz频段的隔离损耗都优于 -20dB。 证明该天线本身具备较好的性能； 另外 ， 本天线其方向性也好， 如图 8和图 9所示， 其两个频率下均为全向性天线。 因 此， 其可以使得机器人在管道 1中传输信号吋能更加稳定和高效准确。

[0038] 本实施例所述的一种湖泊、 海洋水利数据收集机器人， 每条边上的所述镂空结 构数量为 5-8个。 本实施例所述的一种湖泊、 海洋水利数据收集机器人， 所述第 一延伸臂 b21和第二延伸臂 b22均朝内侧斜向下延伸出有第二隔壁臂 b5。 辐射臂 。 本实施例所述的一种湖泊、 海洋水利数据收集机器人， 第一辐射臂 b81远离第 一辐射带 b31的一侧边设有锯齿状结构。 本实施例所述的一种湖泊、 海洋水利数 据收集机器人， 第二辐射臂 b6的内侧边上设有锯齿状结构。 本实施例所述的一 种湖泊、 海洋水利数据收集机器人， PCB基板 al位八边形， 且两端通过固定臂与 柱体 a相连。 通过多次试验发现， 如果符合上述规格， 天线的性能将更加优化， 尤其在回波损耗方面， 其回波损耗在 2.4-2.48GHZ频段以及 5.15-5.875GHZ频段的 回波损耗均优于 -17dB。

[0039] 所述机器人主体 1底部还设有用于使机器人上升的螺旋桨 13 ; 螺旋桨 13可以帮 助机器人下沉或者上升， 使得机器人的使用更加方便。

[0040] 所述， 所述数据收集电路还包括有 GPS定位装置， 所述 GPS定位装置与数据处 理单元信号连接； 可以方便定位机器人位置， 方便寻找。

[0041] 其中， 所述数据收集电路还包括有存储单元， 所述存储单元与数据处理单元信 号连接； 存储单元与中央处理器信号连接； 可以随吋记录探测信号， 进行备份 ， 防止数据丢失。

[0042] 其中， 所述数据收集电路还包括有视频采集单元 24， 所述视频采集单元 24为摄 像头； 视频采集单元 24与数据处理单元信号连接。 可以方便的采集水底的视频 数据。

[0043] 本通信天线为非尺寸要求天线， 只要在弯折方向上、 设置的孔、 洞的方式上达 到上述要求； 但如果需要更佳稳定的性能吋， 本天线的具体尺寸可以优化为： P CB基板的尺寸按照能够横向设置在柱体 a为准。 主辐射臂 bl的线宽为： 2mm， 主 辐射臂 M的纵臂高为 4.5mm， 中间的短横臂长为： 13mm， 两边长横臂的长分别 为： 38mm; 第一延伸臂 b21和第二延伸臂 b22大小相同， 线宽为 2mm， 高为 13m m; 第一辐射带 b31和第二辐射带 b32大小相同， 中间的第三延伸臂 b4线宽为： 3 mm, 第一辐射带 b31和第一延伸臂 b21之间的连接臂不设尺寸要求， 第二辐射带 和第二延伸臂之间的连接臂不设尺寸要求； 第一辐射带 b31的线宽为 2mm; 两个 横边长为： 14mm， 四个斜边为 11mm; 圆形主孔的直径为 1.5mm; T形臂的纵杆 长为 0.2mm， 横杆的长为：

0.5mm, 线宽为 0.05mm; 第一辐射臂 b81的线宽也为 0.05， 高度不限。 畐 ij孔 b71的 直径为 0.05mm， 弧形孔 b72的线宽为 0.03mm， 内径半径为 0.1mm。

本实施了仅仅是一个较佳实施例， 故凡依本发明专利申请范围所述的构造、 特 征及原理所做的等效变化或修饰， 包含在本发明专利申请的保护范围内。