一種引水隧洞水下監測機器人及其監測方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及水下監測領域，尤其設及一種引水隧桐水下監測機器人及其監測方 法。
【背景技術】
[0002] 引水隧桐由于長時間的裸露容易出現裂縫，而產生運些裂縫的原因包括設計因 素、施工因素、溫度因素和襯擱外水壓力因素等等。水面W上的隧桐桐壁的裂縫可W直觀的 進行監測，但是在水下部分的裂縫則需要專口的儀器進行監測。現有技術中通常采用潛水 機器人進行監測，由于隧桐中的信號較差，一般采用帶有線纜的機器人進行水下監測工作， 使得潛水機器人的監測范圍受到限制，而且線纜給潛水機器人帶來一定的阻力，降低潛水 機器人的監測效率。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于針對現有技術的諸多不足，提供一種引水隧桐水下監測機器人 及其監測方法，不僅有效解決了潛水機器人動力供給不足和信號轉換接收強度弱的兩大問 題，而且有效減輕了潛水機器人的重量，降低勞動強度，增大了潛水機器人的監測工作半徑 和操控性能。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案： 陽〇化]一種引水隧桐水下監測機器人，水下監測機器人包括潛水機器人，潛水機器人包 括外殼和仿生海龜頭，仿生海龜頭轉動連接在外殼上，仿生海龜頭內設置有紅外攝像頭，外 殼的兩側分別設置有升降水翼和轉向尾翼，其特征在于：紅外攝像頭的兩側均設置有深度 感應器，外殼的頂面上設置有太陽能板，太陽能板的一側設置有至少兩個動力推進槽，太陽 能板的另一側設置有信號接收裝置，外殼的內部設置有機械動力機構、主電能存儲箱和備 用電箱，機械動力機構和備用電箱均位于主電能存儲箱的兩側，機械動力機構的上方設置 有水平感應器，主電能儲存箱的下方設置有第二密封室，第二密封室的下方設置有錐齒輪 箱；深度感應器可W有效控制潛水機器人與引水隧桐河床底部的距離，防止潛水機器人下 潛深度過低而撞擊河床底部的積石，太陽能板可W實現潛水機器人的動力供給，當主電能 存儲箱的電能用完時，通過太陽能板可W將太陽能轉化為電能存儲到主電能存儲箱中，為 潛水機器人的水下連續工作提供動力。
[0006] 進一步，動力推進槽內設置有助推螺旋扇，助推螺旋扇可W為潛水機器人處于逆 流中前行時提供足夠的動力，加速潛水機器人前進，同時可W在逆流中穩定潛水機器人。
[0007] 進一步，信號接收裝置包括兩個轉動板和一個升降桿，兩個轉動板對稱分布在升 降桿的兩側，轉動板通過固定桿連接升降桿，轉動板上設置有信號接收板，轉動板可W根據 潛水機器人的下潛深度進行調節，提高信號接收板接收信號的強度，滿足對潛水機器人水 下遠距離的無線操控，大大提高了潛水機器人的工作半徑范圍。
[0008] 進一步，轉動板與水平面之間的轉角為a,轉角a的范圍為0 °~75 °，在此轉角 范圍內的信號強度達到最強，使潛水機器人運行更穩定。
[0009] 進一步，機械動力機構包括固定支架和第一密封室，固定支架位于第一密封室的 上方，第一密封室內設置有第一電機和減速器，固定支架與減速器之間設置有往復旋轉軸， 減速器通過第一傳動軸連接往復旋轉軸，往復旋轉軸上套接有支撐夾套，支撐夾套固定連 接升降水翼，機械動力機構可W有效延長升降水翼的使用壽命，通過減速器和往復旋轉軸 可W減小升降水翼對潛水機器人的沖擊，提高穩定性。
[0010] 進一步，第二密封室內設置有第二電機，錐齒輪箱內設置有第一錐齒輪和第二錐 齒輪，第一錐齒輪通過第二傳動軸連接第二電機，第二錐齒輪位于第一錐齒輪的兩側，第二 錐齒輪上設置有連接軸，連接軸通過機械搖桿固定連接轉向尾翼，第二電機通過錐齒輪連 接轉向尾翼，可W使潛水機器人在轉彎或調頭時更平穩。
[0011] 如上述的一種引水隧桐水下監測機器人的監測方法，其特征在于包括如下步驟：
[0012] 1)首先在離引水隧桐桐口 1000米范圍內的地面上設置基站，在基站上設置增高 架，將第一信號發射器安裝在增高架上，使第一信號發射器的發射天線對準引水隧桐的桐 口，用鋼絞線將增高架進行固定，并在基站的鐵塔位置設置避雷防護系統，做好安全防護檢 查，同時在基站上建設應急配套系統；
[0013] 2)檢查引水隧桐的隧桐桐頂深度，根據引水隧桐需要監測的路線，在隧桐桐頂的 直線方向上均勻設置懸掛支架，然后用導向滑桿從隧桐桐口依次穿過懸掛支架，使導向滑 桿呈直線設置，并在導向滑桿的桐口端安裝信號接收盒，將信號接收盒固定連接在引水隧 桐的桐壁上，接著在信號接收盒上安裝信號接收塔，將信號接收塔轉向第一信號發射器的 方向；
[0014] 3)在導向滑桿上套接移動式信號轉換裝置，并清理導向滑桿上的阻礙物，使移動 式信號轉換裝置能在導向滑桿上自由地來回滑動；
[0015] 4)將水下監測機器人放入引水隧桐的水體中，通過基站發出信號，將信號通過第 一信號發射器傳遞至桐口端的信號接收塔，信號接收塔將信號傳遞至信號接收盒，通過導 向滑桿傳遞至移動式信號轉換裝置中，移動式信號轉換裝置將信號放大后傳遞給水下監測 機器人，水下監測機器人接收信息、反饋信息，并控制水下監測機器人運行；
[0016] 5)水下監測機器人啟動后，使升降水翼上下擺動，并帶動潛水機器人前進，同時轉 向尾翼控制潛水機器人的方向，水平感應器使潛水機器人保持水平狀態，使潛水機器人往 設定的位置移動；到達設定位置后，紅外攝像頭將拍攝到的引水隧桐的水下信息通過信息 交換反饋至基站，并通過深度感應器，監測潛水機器人的水下深度，同時提供監測位置的深 度信息；
[0017] 6)監測完畢后，通過移動式信號轉換裝置的引導，使潛水機器人離開監測區域； 當主電能存儲箱內的電能使用完后，備用電箱提供輔助電能，使潛水機器人上升至水面，通 過太陽能板進行充電，電能通過主電能存儲箱進行存儲。
[0018] 進一步，移動式信號轉換裝置包括平衡塊、信號放大裝置和第二信號發射器，平衡 塊套接在導向滑桿上，信號放大裝置固定連接在平衡塊的底部，信號放大裝置內設置有第 =電機，第=電機上設置有導輪，導輪通過線纜連接第二信號發射器，移動式信號轉換裝置 可W在平衡塊的作用下移動，使移動式信號轉換裝置更靠近潛水機器人，同時經信號放大 裝置放大后通過第二信號發射器輸出信號，第二信號發射器在線纜的作用下可W延長至水 中或懸浮在空氣中，不僅增大了信號傳輸的強度，而且可W使信號發射源更接近潛水機器 人，提高操控的穩定性。
[0019] 進一步，第二信號發射器內設置有降噪薄膜，降噪薄膜可W有效減少水流等外界 信號對第二信號發射器造成干擾。
[0020] 本發明由于采用了上述技術方案，具有W下有益效果：
[0021] 1、通過在潛水機器人的外殼上設計太陽能板，可W滿足潛水機器人長時間水下工 作的動力供給，不需要線纜，減輕了潛水機器人的重量，使潛水機器人的工作半徑更大，實 用性更強；
[0022] 2、在潛水機器人和地面基站之間設置移動式信號轉換裝置，大大提高了信號傳輸 的穩定性，同時在引水隧桐中，移動式信號轉換裝置可W滿足信號在空氣和水中進行傳播 和接收，使移動式信號轉換裝置更靠近潛水機器人，提高信號傳輸的穩定性和潛水機器人 的操控穩定性；
[0023] 3、提高了引水隧桐水下監測的效率和安全性，降低了勞動強度，同時有效彌補了 現有技術中潛水機器人動力供給不足和信號轉換接收強度弱的問題；
[0024]本發明監測方法簡單，不僅有效解決了潛水機器人動力供給不足和信號轉換接收