[發明專利]一種微型水下機器人控制器

在審

• 申請號: 201811181557.4
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109283939A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 陳澤堂;朱兆優;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

本發明涉及一種微型水下機器人控制器，包括控制器主體，控制器主體內設有ARM嵌入式系統，水下機器人上設有傳感器系統，ARM嵌入式系統上通過通信接口連接地面上的遠程操作控制器，ARM嵌入式系統與水下機器人上的四個螺旋槳推進器連接；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；ARM嵌入式系統內設有STM32系列微控制器。精確解機器人在水下游走、位置檢測、姿態控制，為水下探測、水底測量、水下物品打撈等工作提供方便。

技術領域

本發明涉及信號檢測處理與控制技術領域，尤其是一種微型水下機器人控制器。

背景技術

近年來國家在海底水下探測監控投入大量的經費，建設了許多海底人工漁礁和珊瑚蟲生長保護區，以便每天能觀察水下魚群的活動頻度和珊瑚蟲的具體生長情況，進而分析海洋生態的恢復程度。然而，能用于這方面做監控的產品比較缺乏，有的下潛深度不夠（小于50米），有的造價很高（50萬以上），有的性能簡單，只能給釣魚愛好者做輔助用，而海洋水下探測工作又很需要能潛入深度100米以上、游走穩定可靠、視頻傳輸清晰的水下機器人產品。因此，研究開發一種水下視頻探測機器人的控制器有很好的現實需求和現實意義。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術存在的缺陷，提供一種微型水下機器人控制器。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種微型水下機器人控制器，包括控制器主體，控制器主體內設有 ARM嵌入式系統，水下機器人上設有傳感器系統，ARM嵌入式系統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采集到的數據以及控制多個直流電機的運行狀態、與上位機之間的通訊，STM32系列微控制器連接PWM高速定時器。

上述的一種微型水下機器人控制器，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。

上述的一種微型水下機器人控制器，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。