[實(shí)用新型]一種小型自治水下機(jī)器人控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320692391.9
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN203588074U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李一平;曾俊寶;閻述學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及水下機(jī)器人控制系統(tǒng)，具體地說是一種小型便攜式自治水下機(jī)器人為了適應(yīng)模塊化設(shè)計而采用的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

水下機(jī)器人作為一種替代或者協(xié)助人類探索海洋開發(fā)海洋的智能工具在本世紀(jì)得到了極大的重視。在近海、湖泊與水庫等相對水深較淺的地域，小型自治水下機(jī)器人（以下簡稱小型AUV）以其便攜性、易用性、低成本等特點(diǎn)，在水下水文環(huán)境監(jiān)測與水下偵查等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

對于小型AUV，在工作可靠的前提下，模塊化與易維護(hù)是延長其使用周期的重要保障。設(shè)計出一種針對小型AUV的，簡單可靠，易于理解與操作維護(hù)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是廣大設(shè)計使用人員的迫切需求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種小型AUV控制系統(tǒng)，對小型AUV可能安裝的設(shè)備及可能執(zhí)行的使命進(jìn)行了綜合考慮，保證在此種控制系統(tǒng)下小型AUV載體既能夠保證安全可靠地完成控制任務(wù)，也方便后期的維護(hù)與擴(kuò)展升級。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種小型自治水下機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括：水面支持部分、通信裝置、控制主體、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、電源管理模塊和推進(jìn)系統(tǒng)模塊；所述控制主體與數(shù)據(jù)采集設(shè)備、電源管理模塊、推進(jìn)系統(tǒng)模塊連接，還通過通信裝置與用于監(jiān)控水下機(jī)器人的水面支持部分連接。

所述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括多普勒計程儀、電子羅盤、全球定位系統(tǒng)、深度計、機(jī)械陀螺、側(cè)掃聲吶以及溫鹽深傳感器。

所述通信裝置包括水聲通信機(jī)、銥星模塊、無線電模塊、無線網(wǎng)橋和臍帶電纜接頭。

所述的控制主體包括通過網(wǎng)絡(luò)順序連接的主控計算機(jī)、交換機(jī)和測量計算機(jī)；所述主控計算機(jī)通過串口與多普勒計程儀、電子羅盤、全球定位系統(tǒng)、水聲通信機(jī)、銥星、無線電連接，通過擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集板與深度計、機(jī)械陀螺連接，通過CAN總線接口與電源管理模塊、推進(jìn)系統(tǒng)模塊連接；所述交換機(jī)與無線網(wǎng)橋、臍帶電纜接頭連接；所述測量計算機(jī)與側(cè)掃聲吶、溫鹽深傳感器連接。

所述主控計算機(jī)和交換機(jī)還具有擴(kuò)展接口。

本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：

1.本實(shí)用新型使用三種數(shù)據(jù)傳輸手段：以太網(wǎng)作為控制系統(tǒng)內(nèi)計算機(jī)之間的大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)耐ㄐ欧绞剑訡AN總線作為系統(tǒng)內(nèi)狀態(tài)監(jiān)測和執(zhí)行器控制信號通信方式，以串口通信作為傳感器數(shù)據(jù)采集通信方式，三種數(shù)據(jù)傳輸手段同時具備使得系統(tǒng)兼具簡潔快速可靠安全的特性。

2.本實(shí)用新型使用四種水面通信手段與一種水下通信手段：銥星通信適合全球范圍內(nèi)超遠(yuǎn)距離小數(shù)據(jù)量通信，無線電適合一公里可視范圍內(nèi)較大數(shù)據(jù)量通信，無線網(wǎng)橋適合近距離大數(shù)據(jù)量通信，臍帶電纜適合在調(diào)試階段超近距離大數(shù)據(jù)量通信；水聲通信機(jī)保證在水下也可以有數(shù)據(jù)交換。

3.本實(shí)用新型可以根據(jù)不同設(shè)備對接口的要求方便的進(jìn)行擴(kuò)展，由于使用SBS可定制的嵌入式PC/104并且控制系統(tǒng)采用了常見的三種數(shù)據(jù)傳輸方式，對于以后的擴(kuò)展傳感器基本上可以滿足其對接口方式和數(shù)量上的要求。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1水面支持部分，2主控計算機(jī)，3交換機(jī)，4測量計算機(jī)，5電源管理模塊，6推進(jìn)系統(tǒng)模塊，7CAN的擴(kuò)展接口，8多普勒計程儀，9電子羅盤，10全球定位系統(tǒng)，11水聲通信機(jī)，12銥星模塊，13無線電模塊，14臍帶電纜接頭，15無線網(wǎng)橋，16網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展接口，17串口的擴(kuò)展接口，18深度計，19陀螺，20AD擴(kuò)展接口，21側(cè)掃聲吶，22溫鹽深傳感器，101通信設(shè)備，102通信裝置，201以太網(wǎng)接口，202串口，203CAN總線接口，204擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集板。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的手段、特征、達(dá)成目的與功效易于明白，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

一種小型自治水下機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括：水面支持部分、控制主體、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、通信設(shè)備、電源管理模塊和推進(jìn)系統(tǒng)模塊。各部分聯(lián)結(jié)方法主要包括三種：CAN總線，以太網(wǎng)和串口。

本裝置使用銥星、無線電、無線網(wǎng)橋和臍帶電纜四種數(shù)據(jù)傳輸方式。銥星覆蓋范圍廣，傳輸距離遠(yuǎn)但是有數(shù)據(jù)延遲并且傳輸數(shù)據(jù)量小；無線電傳輸距離短但是數(shù)據(jù)延遲小并且可以傳輸較大量數(shù)據(jù)；無線網(wǎng)橋傳輸距離更短且信號穩(wěn)定性稍差但是數(shù)據(jù)傳輸量大且無數(shù)據(jù)延遲；臍帶電纜適合岸上調(diào)試使用，無數(shù)據(jù)延遲且數(shù)據(jù)傳輸量大，信號穩(wěn)定。以上4種數(shù)據(jù)傳輸方式可以在不同情況下選擇一種或者多種進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。