[實用新型]基于手機藍牙技術的水下機器人控制系統

有效

• 申請號: 201420471936.8
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN204065836U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 張志根;時少輝;陳瑤;酈瑞奇;樓利旋;余楚盈;宋宏;瞿逢重;陳鷹;冷建興
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型涉及水下機器人領域，具體來說是一種基于手機藍牙技術的水下機器人控制系統。

背景技術

目前，水下機器人大多采用自治或者有纜控制模式。自治模式，多用在無纜機器人上，機器人按照事先設定或者根據不定時接收到的上位機指令進行水下作業，這樣就不能實時地獲取水下信息和控制機器人；而有纜模式，就是機器人通過與水面母船相連的臍帶纜獲得動力，并與母船上的上位機進行數據傳輸和人機交互，它可以實現對機器人的實時控制，但其活動受到臍帶纜的制約，特別是復雜水下環境下容易造成纏繞事故，靈活性不夠。

Android是一種以Linux內核為基礎的開源操作系統，主要用于智能手機、平板電腦等移動設備。Android開發，以JAVA為主要編程語言，API接口豐富，開發較為便捷靈活。Android手機，基于Android操作系統，具有強大的運算能力和友好的用戶界面，支持語言通訊、GPS定位、拍照、藍牙、WIFI、GPRS等功能，滿足各種復雜數據處理、實時數據更新、數據收集保存檢索等需求，在工業生產作業中作為新的手持數據終端，它起著不可替代的作用。

發明內容

本實用新型針對現有水下機器人在自治模式下實時性的不足和有纜模式中靈活性上的限制,提供一種基于手機藍牙技術的水下機器人控制系統，該系統不僅能便攜實時地控制水下機器人和獲取水下機器人的信息，而且能保證其靈活性。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

本實用新型涉及一種基于手機藍牙技術的水下機器人控制系統，包括：設于水下機器人載體內的處理系統、封裝在浮標內的藍牙裝置、手機上的水下機器人控制端；其中手機上的水下機器人控制端通過封裝在浮標內的藍牙裝置與水下機器人通訊，浮標與水下機器人通過零浮力纜連接進行數據傳輸，水下機器人與零浮力纜用水密接插件連接，實現干插拔；

所述的設于水下機器人載體內的處理系統由主控板、姿態控制板、深度傳感器、電源模塊以及推進模塊等組成；主控板，作為系統的控制中心，由嵌入式微處理器及其外圍電路組成，包括：嵌入式微處理器、串行通信UART、模數轉換A/D、輸入輸出IO口、電源電路等，其中：串行通信UART分別與浮標內的藍牙模塊、姿態控制板相連，模數轉換A/D與深度傳感器相連，輸入輸出IO口與伺服驅動器相連，電源電路為主控板提供工作電壓，并獲取電源的電量信息；姿態控制板將嵌入式微處理器、三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸磁力計集為一體，用來獲取水下機器人載體內溫度和姿態信息(橫搖、縱傾和航向等)；深度傳感器用來獲取水下機器人所處的深度；電源模塊包括直流電源、電量檢測電路、換壓電路、充電電路、系統開關裝置等，為主控板、姿態控制板、深度傳感器、推進模塊以及藍牙裝置供電；推進模塊包括伺服電機、伺服驅動器和螺旋槳等，分為六個獨立艙室，對稱分布，實現水下機器人上升、下潛、橫滾、縱傾和轉軸五個自由度的運動，其中伺服驅動器內設有編碼器電路，用來反饋螺旋槳的轉速和轉向；所述的藍牙裝置可采用水晶滴膠將其封裝在可由有機玻璃管制作的浮標內，藍牙與處理系統主控板采用串口通信方式，其中：手機上的水下機器人控制端通過藍牙裝置向處理系統主控板傳送指令，采用串口中斷方式；處理系統主控板通過藍牙裝置向手機上的水下機器人控制端發送數據，采用定時器中斷方式。

所述的水下機器人控制端，基于Android2.3或更高版本的手機，主界面由顯示區和日歷、天氣、地圖、拍照、記錄、設置、電池狀態以及藍牙狀態等圖標組成，其中：顯示區實時顯示水下機器人自身姿態、所處深度、載體內溫度以及手機所處方位；日歷、天氣、地圖等圖標，用于保存水下機器人的操作日期、當前天氣和所處位置；拍照圖標，用于調用手機系統中自帶的拍照功能；記錄圖標，用于保存水下機器人的自身姿態、所處深度等信息；設置圖標，用于設定水下機器人的運動狀態，實現遙控功能；電池狀態圖標，顯示水下機器人中的電源狀態以及電量；藍牙狀態圖標，顯示藍牙的連接狀況和信號強度。

本實用新型涉及一種基于上述系統的控制方法：一方面，手機上的水下機器人控制端通過水面藍牙向水下機器人發送目標深度、目標姿態等控制指令，處理系統主控板響應串口中斷，接收目標深度、目標姿態等信息，并根據深度傳感器獲取到的水下機器人實際深度以及姿態控制板獲取到的實際姿態來控制螺旋槳的轉速及轉向，最終實現水下懸停、定深等功能；另一方面，處理系統主控板通過水面藍牙將水下機器人的自身姿態、所處深度、載體內溫度以及電源狀態等數據發送到手機上控制端，實時顯示。