[發(fā)明專利]一種自主式水下機(jī)器人的水面操控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410121002.6
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103970144B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃海;萬磊;姜大鵬;張國成;龐永杰;孫楠;梁興威;李岳明
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G08C17/02;G08C23/06;H04B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種自主式水下機(jī)器人的水面操控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于小型自主式水下機(jī)器人具有體積小、阻力低、機(jī)動力靈活、隱身性好、突擊能力強(qiáng)、成本低、可批量生產(chǎn)、搭載方便的特點(diǎn)，近些年，成為水下機(jī)器人研究的新寵和熱點(diǎn)。可用于多種軍事用途以及海底測量、海洋觀察、水下救生等，因此有十分重要的意義。

水下機(jī)器人的工作環(huán)境大部分為水下環(huán)境，水下環(huán)境復(fù)雜多變，存在著許多不確定因素，可以說水下環(huán)境隨時(shí)間和位置都在變化著。而且水下的通訊只能依靠水聲通訊來完成，因此如何實(shí)現(xiàn)水面系統(tǒng)對水下機(jī)器人做出準(zhǔn)確的控制和規(guī)劃指令是非常重要的。

發(fā)表在《第十五屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會論文集》上的論文《船體檢測遙控水下機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》提供了一種對遙控式水下機(jī)器人的控制結(jié)構(gòu)，其水面操控系統(tǒng)可以通過無線控制手柄對水下機(jī)器人實(shí)現(xiàn)手動控制，也可以對機(jī)器人進(jìn)行自動定深、定向控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種可用于控制小型自主式水下機(jī)器人的數(shù)據(jù)采集，深海作業(yè)，海底勘測等工作的自主式水下機(jī)器人水面操控系統(tǒng)。

發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)如下：

一種自主式水下機(jī)器人的水面操控系統(tǒng)，包括外接銥星天線插頭1，外接無線電插頭2，顯示器4，箱蓋5，上蓋右槽6，總閘7，軌跡球8，箱子上蓋9，光線插頭10，箱體11，數(shù)字鍵12，控制指示燈13，復(fù)位開關(guān)14，開關(guān)15，銥星通訊模塊16，光端機(jī)17，上蓋右槽18，串口接頭19，風(fēng)扇20，水聲通訊模塊21，無線電控制板22，電源插座23，電源座板塊24，工控機(jī)25，無線電模塊26，銥星接收天線通過外接銥星插頭1與控制臺相連，控制臺內(nèi)部通過銥星同軸線與銥星跟蹤器16連接，銥星跟蹤器16通過串口連接與工控機(jī)連接，無線電接收天線通過外接無線電插頭2與控制臺相連，控制臺內(nèi)部通過無線電同軸線與無線電模塊26連接，無線電模塊通過串口連接無線電模塊開關(guān)22，經(jīng)串口連接與工控機(jī)連接，光纖通訊模塊17通過網(wǎng)絡(luò)與工控機(jī)連接，工控機(jī)上安裝的視頻采集卡通過網(wǎng)絡(luò)通信與水下機(jī)器人搭載的攝像機(jī)連接，水聲通訊設(shè)備通過外接水聲換能器接口與水聲模塊21連接，水聲模塊通過串口連接與工控機(jī)實(shí)現(xiàn)應(yīng)答。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明是對自主式水下機(jī)器人進(jìn)行控制的水面操控系統(tǒng)，水面操控系統(tǒng)可以通過與水下機(jī)器人相連的光纖進(jìn)行手動控制，也實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人在水下環(huán)境中的自動控制，由水聲通訊獲取當(dāng)前水下機(jī)器人的運(yùn)動姿態(tài)和位置。當(dāng)水下機(jī)器人在水面工作時(shí)還可以通過無線電和銥星跟蹤器來對水下機(jī)器人進(jìn)行跟蹤定位和發(fā)送控制指令。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的水面遙控平臺的硬件設(shè)備圖；

圖2是本發(fā)明的電路連接示意圖；

圖3是本發(fā)明的銥星模塊和無線電模塊示意圖；

圖4是本發(fā)明的光端機(jī)模塊示意圖；

圖5是本發(fā)明的水聲通訊模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

小型自主式水下機(jī)器人水面操控系統(tǒng)的組成包括：其硬件設(shè)備主要有一臺水面主控計(jì)算機(jī)，光端機(jī)，無線電收發(fā)模塊，銥星跟蹤器、電源模塊；水面操控系統(tǒng)在不同情況下分別通過光纖、水聲、無線電、銥星等設(shè)備與水下機(jī)器人進(jìn)行通信，獲取水下機(jī)器人的姿態(tài)和位置信息，同時(shí)控制臺與主控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，通過主控計(jì)算機(jī)對水下機(jī)器人進(jìn)行控制干預(yù)。

水下機(jī)器人在最初調(diào)試以及某些特定環(huán)境下，水下機(jī)器人和水面操控系統(tǒng)之間通過光纖進(jìn)行通訊。水下機(jī)器人由其自身裝備的環(huán)境感知設(shè)備獲取當(dāng)前的運(yùn)動姿態(tài)和位置，由水下機(jī)器人內(nèi)部的嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理并通過光纖傳遞到水面操控系統(tǒng)，同時(shí)通過光纖由控制臺向水下機(jī)器人發(fā)出控制指令。

水下機(jī)器人在水面運(yùn)動時(shí)，水面操控系統(tǒng)通過無線電和銥星跟蹤器來獲取水下機(jī)器人在水面的運(yùn)功位置和姿態(tài)。水下機(jī)器人通過自身裝備的銥星跟蹤器與衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)通訊，由衛(wèi)星與水面操控系統(tǒng)的銥星模塊進(jìn)行通訊獲取當(dāng)前的運(yùn)動位置。無線電模塊采用7320AL多通道高功率嵌入式無線數(shù)傳電臺，水下機(jī)器人通過無線電與水面操控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人向控制臺反饋其運(yùn)動信息以及控制臺對水下機(jī)器人進(jìn)行控制干預(yù)的雙向通訊。

水下機(jī)器人在水下工作時(shí)，由其自身裝備的環(huán)境感知設(shè)備獲取當(dāng)前的運(yùn)動信息，由水下機(jī)器人內(nèi)部的嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，通過水聲通訊與水面操控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)答

水面主控計(jì)算機(jī)采用WindowsXP操作系統(tǒng)，利用VC++進(jìn)行可視編程，建立主控平臺，實(shí)時(shí)顯示水下信息，并向機(jī)器人發(fā)布控制指令。