[發(fā)明專利]一種棧式裝配結(jié)構(gòu)的水下機(jī)器人電子艙

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410216126.2
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103979089B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張銘鈞;殷寶吉;王玉甲;郭冠群;鄧柯
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種棧式裝配結(jié)構(gòu)的水下機(jī)器人電子艙，由承壓殼體組件、電子固定架、電子模塊組件三部分組成，其特征在于：承壓殼體安裝在水下機(jī)器人上，內(nèi)部加工有突臺；電子固定架采用不銹鋼螺桿、螺母、彈簧墊片將圓形電木板進(jìn)行固定的方式構(gòu)成，不銹鋼螺桿在前端面板外部有突出，用于與承壓殼體內(nèi)部突臺進(jìn)行端面固定；多個電子模塊在電子固定架上采用棧式裝配結(jié)構(gòu)，模塊電路板法向與承壓殼體軸向平行，其中的推進(jìn)器電機(jī)驅(qū)動器采用模塊化結(jié)構(gòu)，總線形式電氣連接，通過驅(qū)動器自身跳線連接的不同實現(xiàn)對不同推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速控制；

所述承壓殼體與前密封端蓋以及后密封端蓋之間進(jìn)行O型圈端面密封，兩個密封端蓋上均加工有通孔，用于安裝不同型號的水密接插件；

所述電子固定架，前端面板和后端面板上均安裝有接線端子插座，用于與承壓殼體組件的密封端蓋上的接線端子插頭相連；中間隔板上加工有圓形和方形的通孔，分別用于安裝電子模塊組件以及電氣線路的布局和保護(hù)；

所述電子模塊組件，驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板、最頂層的電機(jī)驅(qū)動器板分別通過銅柱與電子固定架的前端面板、第一隔板固定，中間驅(qū)動器板依靠棧式結(jié)構(gòu)本身固定；

所述電機(jī)驅(qū)動器板下面有插頭端子，用于連接到驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板或者前一個電機(jī)驅(qū)動器；驅(qū)動器板下面有插座端子，用于為下一塊電機(jī)驅(qū)動器提供安裝位置；

所述電子模塊組件，電機(jī)驅(qū)動器板與驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板通過棧式結(jié)構(gòu)進(jìn)行總線式電氣連接，驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板通過排線與核心單元進(jìn)行總線式連接；

核心控制單元由PC104標(biāo)準(zhǔn)CPU模塊及其擴(kuò)展模塊通過PC104總線連接而成，其中，PC104標(biāo)準(zhǔn)CPU模塊(26)用于執(zhí)行高速運算以及存儲數(shù)據(jù)，串口擴(kuò)展模塊(27)為PC104擴(kuò)展出4個串口通訊通道，PC104電源模塊(28)為核心控制單元供電，ADT800擴(kuò)展模塊(29)用于產(chǎn)生數(shù)字I/O信號、讀取以及輸出模擬電壓量，PWM擴(kuò)展模塊用于產(chǎn)生PWM信號；核心控制單元通過第一到第六電機(jī)驅(qū)動器(31至36)分別控制各個推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制水下機(jī)器人運動的目的；無線通訊模塊(25)用于實現(xiàn)水下機(jī)器人下位機(jī)系統(tǒng)與上位機(jī)控制臺的無線通訊；繼電器模塊(24)作為各傳感器以及驅(qū)動器的供電開關(guān)，實現(xiàn)按需求供電，有利于節(jié)省電池電量；電源管理模塊(23)用于將統(tǒng)一的鋰電池組電壓轉(zhuǎn)換為各個傳感器所需要的不同的電壓值，從而為傳感器供電；信號采集與轉(zhuǎn)換模塊(22)，將各傳感器信號按需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳送給核心控制單元；漏水檢測模塊(21)對電子艙的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；電機(jī)驅(qū)動器的電源接線端子連接鋰電池組，電機(jī)接線端子連接推進(jìn)器，PWM接線端子用于接收PWM擴(kuò)展模塊(30)產(chǎn)生的PWM信號從而調(diào)節(jié)推進(jìn)器轉(zhuǎn)速，GND接線端子實現(xiàn)驅(qū)動器與核心控制單元的共地，第一旋轉(zhuǎn)方向控制端子(A1)、第二旋轉(zhuǎn)方向控制端子(A2)用于接收ADT800擴(kuò)展模塊(29)產(chǎn)生的數(shù)字I/O信號，當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)方向控制端子為高、第二旋轉(zhuǎn)方向控制端子為低時，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)方向控制端子為高、第一旋轉(zhuǎn)方向控制端子為低時，電機(jī)返轉(zhuǎn)；當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)方向控制端子、第二旋轉(zhuǎn)方向控制端子均為低時，推進(jìn)器停轉(zhuǎn)；當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)方向控制端子、第二旋轉(zhuǎn)方向控制端子均為高時，為錯誤命令，推進(jìn)器運行狀態(tài)為前述三種狀態(tài)中的任意一種；承壓殼體(16)與前密封端蓋(1)、后密封端蓋(19)分別通過螺栓組件(2)、螺栓組件(18)進(jìn)行連接，通過第一O型圈(38)以及第二O型圈(20)實現(xiàn)端面密封；承壓殼體(16)的前端加工有突臺，突臺上加工有通孔，用于連接電子固定架；前密封端蓋(1)、后密封端蓋(19)上加工有通孔，用于安裝水密接插件；電子固定架結(jié)構(gòu)前端面板(5)、第一間隔板(11)、第二間隔板(14)、后端面板(17)的材料均為電木板，通過螺母和彈簧墊片的組合固定在不銹鋼螺桿(7)上，當(dāng)調(diào)整好電木板后，同時旋緊螺母(9，13)，壓緊彈簧墊片(10，12)，即可完成電木板的固定；前端面板上安裝有接線插座(39)，通過導(dǎo)線(40)與接線插頭(41)相連，接線插頭(41)用于連接驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板(37)；第一間隔板(11)、第二間隔板(14)上額外加工有長方形通孔，用于布線；后端面板上設(shè)有長方形通孔，用于安裝相應(yīng)的接線插座；

電子固定架前端突出的螺桿與承壓殼體(16)的內(nèi)部突臺通過螺母(3)、彈簧墊片(4)進(jìn)行連接；驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板(37)通過銅柱(9)安裝到前端面板(5)上，第六電機(jī)驅(qū)動器(36)安裝到驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板(37)上，第五電機(jī)驅(qū)動器(35)安裝到第六電機(jī)驅(qū)動器(36)上，依次類推，直至第一電機(jī)驅(qū)動器(31)，然后第一電機(jī)驅(qū)動器(31)通過銅柱與第一間隔板固定；

驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)左右兩邊與電路板平行的接線插座分別作為電池組電壓的輸入以及推進(jìn)器供電電壓的輸出，與前端面板(5)上的接線插頭(41)相連；驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板前端的插針，用于連接控制信號總線；左右兩邊與電路板垂直的接線插座以及前端的插孔，用于安裝連接電機(jī)驅(qū)動器；

電機(jī)驅(qū)動器模塊電路板下面的插頭部分連接到驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板或者前一個電機(jī)驅(qū)動器，電路板上面的插座部分用于為下一塊電機(jī)驅(qū)動器提供安裝位置；

其中，P1至P12通過驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板(37)與ADT800擴(kuò)展模塊(30)的數(shù)字I/O相連，P13至P18通過驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板(37)與PWM擴(kuò)展模塊(29)相連，P19和P20通過驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板(37)與PWM擴(kuò)展模塊(29)共地，P21至P26與鋰電池組的正電位相連，P27至P32與鋰電池組的地電位相連，P33至P38與電機(jī)一端相連，P39至P44與電機(jī)另一端相連；S1至S44與P1至P44相對應(yīng)，對S的短接，即把相應(yīng)P的接入電路板；S1、S7、S13、S21、S27、S33、S39短接，則P1、P7為轉(zhuǎn)向控制信號A1、A2，P13為PWM調(diào)速信號，P21、P27分別為鋰電池組的正電位、地電位，P33、P39連接電機(jī)的兩端；改變短接位置，即可完成對不同推進(jìn)器轉(zhuǎn)速的控制。