[發(fā)明專利]一種微型水下機器人控制器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811181557.4
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109283939A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 陳澤堂;朱兆優(yōu);王孚貴;黃旭東;王細文
• 申請（專利權）人: 廣州天地智能科技有限公司;廣州海豹光電科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05D1/08;B63C11/52
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 李炳生

1.一種微型水下機器人控制器，包括控制器主體，控制器主體位于水下機器人的殼體內，控制器主體內設有 ARM嵌入式系統(tǒng)，其特征在于，水下機器人上設有傳感器系統(tǒng)，ARM嵌入式系統(tǒng)上通過通信接口連接地面上的遠程操作控制器，ARM嵌入式系統(tǒng)與水下機器人上的四個螺旋槳推進器連接；

所述螺旋槳推進器包括安裝在水下機器人上的多個直流電機，多個直流電機連接防水電機螺旋槳，多個直流電機分別為控制水下機器人前進移動的第一直流電機，控制水下機器人后退移動的第二直流電機，控制水下機器人上浮移動的第三直流電機，控制水下機器人下沉移動的第四直流電機；

所述ARM嵌入式系統(tǒng)內設有STM32系列微控制器，STM32系列微控制器處理所述傳感器系統(tǒng)采集到的數據以及控制多個直流電機的運行狀態(tài)、與上位機之間的通訊，STM32系列微控制器連接PWM高速定時器。

2.根據權利要求1所述的一種微型水下機器人控制器，其特征在于，所述STM32系列微控制器通過運動控制電路連接所述螺旋槳推進器，運動控制電路采用兩塊智能功率芯片BTN7971構成全橋驅動結構對一個螺旋槳推進器進行驅動，它帶有一個P溝道的高邊MOSFET、一個N溝道的低邊MOSFET，智能功率芯片BTN7971集成邏輯電平輸入、電流診斷、過溫過壓、欠壓過流及短路保護的功能。

3.根據權利要求2所述的一種微型水下機器人控制器，其特征在于，智能功率芯片BTN7971的OUT1和OUT2接直流電機兩端， IN1，IN2分別接控制器的I/O口，通過輸出PWM實現正反轉控制和PWM調速，PWM1控制OUT1的輸出電壓值U1，PWM2控制OUT2的輸出值U2，U1、U2的大小由PWM1、PWM2的占空比乘以供電電壓決定，故U1、U2的差值決定了電機的轉速；

BTN7971的芯片內部為一個半橋，INH為高電平， IN引腳用于確定哪個MOSFET導通，IN=1且INH=1時，高邊MOSFET導通，OUT引腳輸出高電平；

IN=0且INH=1時，低邊MOSFET導通，OUT引腳輸出低電平，SR引腳外接電阻，電阻的大小可以調節(jié)MOS管導通和關斷的時間，具有防電磁干擾的功能，IS引腳是電流檢測輸出引腳，正常模式下，從IS引腳流出的電流與經過高邊MOS管的電流成正比，若R_is=1KΩ，則V_is=Iload/8.5；在故障條件下，從IS引腳流出的電流等于1IS（約4.5mA），最后的效果是IS為高電平。

4.根據權利要求2所述的一種微型水下機器人控制器，其特征在于，所述ARM嵌入式系統(tǒng)連接電池，電池為鋰電池。

5.根據權利要求4所述的一種微型水下機器人控制器，其特征在于，智能功率芯片BTN7971和STM32系列微控制器通過隔離電路保護，隔離電路采用型號為ADUM1411的四通道數字隔離器，數字隔離器防止BTN7971損壞后將電池電壓直接輸入到控制器。

6.根據權利要求1所述的一種微型水下機器人控制器，其特征在于，所述通信接口為RS-485通信電路，RS-485通信電路采用ADM2483芯片設計通信接口，ADM2483芯片為帶隔離的增強型RS-485收發(fā)器，RXD、EN、TXD分別是接收輸出、收發(fā)使能端、發(fā)送輸入，當EN為高電平時，都禁止接收和禁止發(fā)送，VDD1為邏輯端供電電源，PV為電源監(jiān)控腳，當此引腳電平高于2.0V，ADM2483芯片工作，低于2.0V芯片不工作；

GND1為邏輯端電源地，GND2為總線端電源地，A為輸入/輸出同相端，B為輸入/輸出反相端，VDD2為總線端供電電源，在A、B端分別接一個雙向瞬態(tài)電壓保護二極管，ADM2483具有熱關斷功能，可防止溫度過高時芯片因電源的過度損耗而毀壞，當ADM2483芯片工作溫度高于150℃時，ADM2483芯片獨有的熱關斷電路會關斷驅動器輸出；而當溫度回到140℃時，ADM2483芯片會自動使能驅動器輸出。

7.根據權利要求1所述的一種微型水下機器人控制器，其特征在于，四個螺旋槳推進器分別安裝在水下機器人的頂部，底部以及兩側。