[發明專利]一種水下機器人推進器模塊化驅動電路及其驅動方法

有效

• 申請號: 201811360621.5
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109484591B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 殷寶吉;董亞鵬;唐文獻;張建;蘇世杰;方記文;賈昊;陳雅妮
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;H02M1/088;B63H21/17
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 唐紅

本發明公開一種水下機器人推進器模塊化驅動電路及其驅動方法，電流檢測模塊實時檢測推進器的工作電流，并將電流檢測結果以模擬電壓信號形式傳輸至主控CPU模塊，主控CPU模塊根據接收到的電流檢測結果信息后根據實際情況生成相應控制電壓信號，A?PWM模塊收到主控CPU模塊的控制電壓信號后，將控制電壓信號轉化為PWM信號傳輸至PWM功率放大模塊以控制推進器的轉速和輸出推力。

技術領域

本發明屬于水下機器人技術，具體涉及一種水下機器人推進器模塊化驅動電路及其驅動方法。

背景技術

隨著陸地上不可再生資源的日益減少，海洋資源的開發和利用逐漸得到人們的重視。海洋開發需要先進的作業工具。水下機器人因其具有安全、高效、作業深度大、能在水下長時間工作等特點，在海洋資源開發中得到廣泛應用。推進器是水下機器人的重要動力裝置，推動水下機器人完成相應作業任務。推進器的控制原理是：水下機器人主控制器產生控制電壓信號，經過驅動器放大后，控制推進器產生相應推力，同時驅動器實時采集推進器工作電流，以便監測推進器運行健康狀態。現有推進器驅動器通常將模擬電壓-脈沖寬度調制信號轉換模塊(A-PWM模塊)、PWM功率放大模塊、電流檢測模塊三者集成為一個整體，以方便用戶使用。

但是該種方式存在的缺點是：(1)驅動器一旦發生故障，較難定位故障元件；(2)驅動器中某一個部分故障，很可能造成驅動器其他正常的部分也無法使用；(3)驅動器使用范圍受到限制，即，若驅動器的三部分中的某一部分不滿足使用要求，則整個驅動器將無法使用；(4)驅動器整體長度和寬度較大，在水下機器人圓形密封艙內部安裝時，驅動器周圍的弧形空間得不到有效利用，使得水下機器人密封艙內部空間利用率較低。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種水下機器人推進器模塊化驅動電路及其驅動方法。

技術方案：本發明的一種水下機器人推進器模塊化驅動電路，包括推進器、第一電源模塊、第二電源模塊、主控CPU模塊、電流檢測模塊、A-PWM模塊和PWM功率放大模塊，所述第一電源模塊PWM功率放大模塊供電，電流檢測模塊串聯于第一電源模塊和PWM功率放大模塊中間，PWM功率放大模塊的輸出端與推進器相連；所述第二電源模塊為主控CPU模塊和A-PWM模塊供電，主控CPU模塊的輸入端與電流檢測模塊相連，主控CPU模塊的輸出端與PWM功率放大模塊的輸入端相連；所述A-PWM模塊的輸入端與主控CPU的輸出端口相連，并將接收到的主控CPU控制電壓信號轉換成PWM信號后輸出給PWM功率放大模塊；其中，電流檢測模塊實時檢測推進器的工作電流，并將電流檢測結果以模擬電壓信號形式傳輸至主控CPU模塊，主控CPU模塊根據接收到的電流檢測結果信息后根據實際情況生成相應控制電壓信號，A-PWM模塊收到主控CPU模塊的控制電壓信號后，將控制電壓信號轉化為PWM信號傳輸至PWM功率放大模塊以控制推進器的轉速和輸出推力，驅動電路驅動推進器轉動，并實時檢測推進器工作電流，根據實時電流電壓情況再反過來控制調整。

進一步的，所述電流檢測模塊的信號輸出端口Sout端口與主控CPU模塊的A/D輸入端口相連，主控CPU模塊的數字輸出端口DO1和DO2分別與PWM功率放大模塊的數字輸入端口DI1和DI2相連，用于控制推進器旋轉方向；當DO1為高且DO2為低時，推進器正轉；當DO1為低且DO2為高時，推進器反轉；當DO1和DO2均為低時，推進器停轉；當DO1和DO2均為高時，為錯誤命令，推進器運行狀態為前述三種狀態中的任意一種；主控CPU模塊的D/A輸出端口與A-PWM模塊的模擬輸入端口Ain相連.。

進一步的，所述主控CPU模塊包括PC104CPU模塊及其擴展板卡，擴展卡包括A/D板卡、D/A板卡和若干I/O板卡，PC104CPU模塊和擴展板卡通過PC104總線搭建水下機器人主控制器，輸出控制信號，其中，各個I/O板卡均為同一型號，在使用時，通過設置不同的板卡基地址進行區分。