[發明專利]一種水下機器人

在審

• 申請號: 201710711945.8
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107340757A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 丁偉;程巖;信柯
• 申請（專利權）人: 江蘇信息職業技術學院
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司32112
• 代理人: 朱戈勝,查俊奎

技術領域

本發明涉及水下機器人的控制技術領域，特別涉及一種可實時監測與控制的水下機器人。

背景技術

在海洋開發熱的環境下，水下機器人的研究逐漸成為新的前沿和熱點，其中就涉及到遠程監控系統的設計，特別是遙控水下機器人(ROV)，水下機器人監控系統一般實現控制、觀測和狀態反饋等功能。

但是現有大多數水下機器人監控機的人機交互界面主要利用C語言或者VB語言進行開發，隨著水下機器人的控制精度的提升，以及附加功能需求的增加，類似MFC已經無法進行快速開發，導致人機界面的開發周期變長，功能受限，人力成本增加，同時隨著下潛深度的增加，傳統數據傳輸方案也無法滿足多數據的遠距離實時傳輸需求。

發明內容

本發明克服了現有技術的缺點，提供了一種水下機器人，實現以下功能：1、利用EtherCAT實時工業現場總線作為通信協議，滿足多數據的遠距離實時傳輸需求，實現了水下機器人全方位工況信息的實時反饋與監控。2、利用多傳感技術提高了水下機器人控制精度和運行可靠性。3、利用LabVIEW自帶的多種開發模塊，縮短了人機界面開發周期，降低了開發難度。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種水下機器人，包括機器人本體以及監控機器人本體的監控站，所述機器人本體用于水下作業且包括機架、推進器和PLC控制器，所述推進器和PLC控制器設置在機架上，包括交換機， 所述PLC控制器包括EtherCAT總線耦合器、模擬量輸出模塊、數字量輸入模塊、模擬量輸入模塊和伺服驅動模塊，所述數字量輸入模塊、模擬量輸入模塊分別與EtherCAT總線耦合器連接，所述模擬量輸出模塊和伺服驅動模塊分別與EtherCAT總線耦合器連接，所述伺服驅動模塊與推進器連接以驅動推動器，所述監控站包括TwinCAT主站、監控主機和顯示器，所述PLC控制器中的EtherCAT總線耦合器與交換機通過以太網方式通信連接，所述交換機與TwinCAT主站通過以太網方式通信連接，所述TwinCAT主站與主機通過以太網方式通信連接，所述顯示器與主機連接，所述交換機可安裝在機器人本體上或者監控站中。在此結構中，PLC控制器、交換機與TwinCAT主站之間利用EtherCAT通信協議來實現以太網通信連接，可實現大數據的遠距離實時傳輸，并由主機及顯示器實時顯示水下狀況以及機器人本體的工況。

進一步地，包括攝像頭云臺和網絡攝像頭，所述網絡攝像頭安裝在攝像頭云臺上且與交換機通信連接，所述攝像頭云臺與模擬量輸出模塊電連接。

進一步地，包括機械手和角度傳感器，所述機械手安裝在機架上且機械手的各關節分別具有一關節電機，所述伺服驅動模塊與機械手的關節電連接以驅動機械手各關節運動，所述角度傳感器安裝在機械手各關節上且用于測量各關節運動角度，所述角度傳感器的輸出端與模擬量輸入模塊電連接。

進一步地，包括力傳感器，所述力傳感器安裝在機械手的自由端且用來感知夾持物體時的力度，所述力傳感器與模擬量輸入模塊電連接。

進一步地，包括高亮LED燈，所述高亮LED燈與模擬量輸出模塊電連接，所述高亮LED燈安裝在機架上。

進一步地，包括溫度傳感器，所述溫度傳感器安裝在推進器上以采集推進器的溫度，所述溫度傳感器分別與數字量輸入模塊電連接。

進一步地，包括深度傳感器、速度傳感器、陀螺儀、GPS傳感器和流速傳感器，所述深度傳感器配備為測量機器人本體的下潛水深，所述速度傳感器配備為機器人本體的運行速度，所述陀螺儀配備為測量機器人本體的姿態，所述GPS傳感器配備為測量機器人本體的位置信息，所述流速傳感器配備為測量水流速度，所述深度傳感器、速度傳感器、陀螺儀、GPS傳感器和流速傳感器分別固定在機器人本體上，所述深度傳感器與數字量輸入模塊電連接，所述速度傳感器、陀螺儀、GPS傳感器和流速傳感器分別與模擬量輸入模塊電連接。

進一步地，所述TwinCAT主站采用基于TwinCAT控制器的TwinCAT主站，所述主機安裝有LabVIEW系統。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：利用EtherCAT實時工業現場總線作為通信協議，滿足多數據的遠距離實時傳輸需求，實現了水下機器人全方位工況信息的實時反饋與監控。2、利用多傳感技術組成冗余傳感器系統，提高了水下機器人控制精度和運行可靠性。3、利用LabVIEW自帶的多種開發模塊，縮短了人機界面開發周期，降低了開發難度。

附圖說明

圖1所示為本發明的水下機器人的控制結構示意圖。

具體實施方式