[發(fā)明專利]一種自主式水下機器人的水面控制臺

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810057270.4
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108287555A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設計）人: 張國成;孫玉山;徐昊;賈晨凱;封飛翔;王子楷;吳凡宇;程俊涵;陳慶龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種自主式水下機器人的水面控制臺，屬于水下機器人技術領域。主要包括箱蓋，顯示器，AD采集模塊，繼電器，無線電模塊，WIFI模塊，電源模塊，工控機。水下機器人在水面運動時，水面操控系統(tǒng)通過無線電獲取水下機器人在水面的運動位置和姿態(tài)，通過北斗模塊與衛(wèi)星實現通訊，獲取當前的控制臺和機器人位置，并通過控制臺所處位置的相對位置確定機器人位置。同時，水下機器人通過無線電與水面操控系統(tǒng)進行通訊，實現水下機器人向控制臺反饋其運動信息以及控制臺對水下機器人進行控制的雙向通訊。硬件部分采用模塊化安裝，即各種電源模塊，功能模塊分層安裝，內部構造簡潔清晰，方便拆卸與修理。

技術領域

本發(fā)明屬于水下機器人技術領域，具體涉及一種自主式水下機器人的水面控制臺。

背景技術

21世紀人類將面臨人口膨脹和生存空間有限的矛盾，陸地資源枯竭和社會生產需要增長的矛盾，以及生態(tài)環(huán)境惡化和人類發(fā)展的矛盾這三大挑戰(zhàn)。占地球表面積71％的海洋，是一個富饒而遠未得到開發(fā)的寶庫，它作為人類的藍色國土，是生物資源、能源、水資源和金屬資源的戰(zhàn)略性開發(fā)基地，是最有發(fā)展?jié)摿Φ目臻g，它關系到人類的生存和發(fā)展，對我國經濟與社會發(fā)展起著巨大的支撐作用。

水下機器人作為人類探索和開發(fā)海洋的工具，將在海洋這一領域發(fā)揮重要的作用。水下機器人的研究和廣泛應用對于充分利用自然資源，發(fā)展國民經濟具有十分重要的現實意義。水下機器人在世界范圍內的應用領域已經不斷擴大，如海洋研究、科學考察、海洋開發(fā)和水下工程等。在民用方面，水下機器人主要應用于海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋地球科學數據采集和海底資源調查等方面。隨著能源、水聲通信、傳感器、導航定位、自主控制等技術的不斷發(fā)展，水下機器人在科學研究(海底地形測繪、海洋學研究、水文地理研究、水道測量研究、環(huán)境監(jiān)測)和商業(yè)應用(海底資源調查、石油天然氣管線檢查、海底電纜光纜檢查敷設、水下工程檢查)等方面將會有更加廣闊的應用前景。在軍事方面，以美國為代表的西方發(fā)達國家越來越強調戰(zhàn)爭中的零傷亡。這使得無人武器系統(tǒng)在未來戰(zhàn)爭中的重要性迅速提高，并且其潛在的作戰(zhàn)效能越來越明顯。作為無人武器系統(tǒng)重要組成部分的智能水下機器人能夠以水面艦船或潛艇為基地，在數百里的水下空間自主完成環(huán)境探測、目標識別、情報收集和數據通訊，從而大大地擴展了水面艦船或潛艇的作戰(zhàn)空間，它將成為未來水下戰(zhàn)爭中爭奪信息優(yōu)勢、實施精確打擊與智能攻擊、完成戰(zhàn)場中特殊作戰(zhàn)任務的重要手段之一。

水下機器人是人工智能、自動控制、模式識別、信息融合與理解、系統(tǒng)集成等技術的集成體，其系統(tǒng)本身具有非線性、強耦合、時變、不確定性等特點，再加上海洋環(huán)境的復雜多變和不可預測性，因此，充分了解水下機器人系統(tǒng)的特性并設計滿足不同控制要求的控制器來保證它穩(wěn)定、安全、準確地工作是至關重要的隨著計算機技術、人工智能技術、微電子技術、小型導航設備、指揮與控制硬件、邏輯與軟件技術的突飛猛進，自主式水下機器人得到了大力發(fā)展，擺脫了系纜的牽絆，在水下作業(yè)方面更加靈活，該技術日益受到各國海洋技術部門的重視。

自主式水下機器人具有活動范圍大、機動性好、安全、隱蔽性好、成本低等優(yōu)點，成為完成各種水下任務的重要工具。在民用領域，可用于鋪設管線、海底考察、數據收集、鉆井支援、海底施工，水下設備維護與維修等；在軍用領域則可用于偵察、布雷、掃雷、援潛和救生等。

由于浪和流等的影響導致水上環(huán)境的復雜多變，存在著許多的不確定因素，因此實現工作人員對水面工作機器人進行準確的控制和定位是很重要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供可用于顯示小型自主式水下機器人在水中實時運動姿態(tài)以及位置信息并能對其運動進行控制的一種自主式水下機器人的水面控制臺。

本發(fā)明的目的通過如下技術方案來實現：