[發明專利]一種用于自主水下機器人的自動駕駛系統及方法

在審

• 申請號: 201310639640.2
• 申請日: 2013-11-30
• 公開（公告）號: CN104678929A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 許以軍;劉健;戴銘;尹遠;石凱;劉鐵軍;徐會希;趙宏宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種用于自主水下機器人的自動駕駛系統，其特征在于：

內部系統模塊（16）通過標準接口連接到GPS接收模塊（7）和MEMS慣性導航傳感器（8），用于接收GPS接收模塊發送的GPS信號，并且通過MEMS慣性導航傳感器（8）獲取水下機器人姿態信息；

信號隔離模塊（9）一端連接內部系統模塊（16），另一端連接局部擴展總線（10），用于將信號輸入輸出電連接器（12）與內部系統模塊(16)之間信號進行隔離處理；

局部擴展總線（10）一端連接所述信號隔離模塊（9），另一端連接信號輸入輸出電連接器（12），將隔離后的信號通過局部擴展總線（10）輸出到信號輸入輸出電連接器（12）。

2.根據權利要求1所述的一種用于自主水下機器人的自動駕駛系統，其特征在于：內部系統模塊（16）包括CPU處理器（1）、數據采集模塊（11）和功率驅動模塊（5）。

3.根據權利要求2所述的一種用于自主水下機器人的自動駕駛系統，其特征在于：所述CPU處理器（1）一端通過標準接口連接到GPS接收模塊（7）和MEMS慣性導航傳感器（8），另一端通過標準總線連接到數據采集模塊（11）和功率驅動模塊（5）。

4.根據權利要求3所述的一種用于自主水下機器人的自動駕駛系統，其特征在于：所述數據采集模塊（11）包括串口通訊模塊（2）、AD模數轉換模塊（3）和DA數模轉換模塊（4）。

5.根據權利要求1所述的一種用于自主水下機器人的自動駕駛系統，其特征在于：所述信號輸入輸出電連接器（12）包括數字信號輸入輸出電連接器（13）、模擬信號輸入輸出電連接器（14）和電源輸入電連接器（15）。

6.根據權利要求1所述的一種用于自主水下機器人的自動駕駛系統，其特征在于：所述信號隔離模塊（9）為包括多個比例信號隔離器（22）的隔離裝置；局部擴展總線（10）發送的外部信號，通過比例信號隔離器（22）進行隔離后發送到內部系統模塊（16）；同時比例信號隔離器（22）接收內部系統模塊（16）輸出的信號，進行隔離處理后再送給局部擴展總線（10）；

所述比例信號隔離器（22）連接系統內部電源（20）和外部隔離電源（21），由內部電源（20）和外部隔離電源（21）共同供電。

7.根據權利要求1或6所述的一種用于自主水下機器人的自動駕駛系統，其特征在于：所述局部擴展總線（10）包括連接器（18）和多路復用連接器（19），是將信號輸入輸出電連接器（12）與信號隔離模塊（9）之間的信號進行轉接處理的局部總線；

所述多路復用連接器（19）一端通過連接器（18）與信號隔離模塊（9）進行連接，另一端分別連接到信號輸入輸出電連接器（12）。

8.根據權利要求1所述的一種用于自主水下機器人的自動駕駛系統，其特征在于：還包括電源供電模塊（6）分別連接CPU處理器（1）、串口通訊模塊（2）、AD模數轉換模塊（3）、DA數模轉換模塊（4）、功率驅動模塊（5）、信號隔離模塊（9）和局部擴展總線（10），用于為前述各模塊供電。

9.一種用于自主水下機器人的自動駕駛方法，其特征在于：

信號輸入輸出電連接器（12）接收水下機器人的傳感器設備信號，經過局部擴展總線（10）發送到信號隔離模塊（9）進行隔離處理；

信號采集模塊（11）采集到隔離處理后的信號后，發送給CPU處理器（1）；

CPU處理器（1）接收GPS接收模塊（7）和MEMS慣性導航傳感器（8）的信號，完成信號采集過程；

信號采集模塊（11）和功率驅動模塊（5）采集CPU處理器（1）發出的信號后，發送到信號隔離模塊（9）進行隔離處理；

將隔離處理后的信號通過局部擴展總線（10）送到信號輸入輸出電連接器（12），完成水下機器人自動駕駛航行控制。

10.根據權利要求9所述的一種用于自主水下機器人的自動駕駛方法，其特征在于：

所述隔離處理包括以下步驟：信號輸入輸出電連接器（12）發送的輸入信號通過局部擴展總線（10）發送到比例信號隔離器（22）進行隔離處理，將隔離處理后的信號再送給內部系統模塊（16）；

內部系統模塊（16）輸出的信號經過比例信號隔離器（22）隔離處理后再送給局部擴展總線（10），即：

V_I=ɑV₀

其中，ɑ為比例放大系數，V_I為輸入信號，V₀為輸出信號。