[發(fā)明專利]一種水下機器人控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110424364.2
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113156982B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜大鵬;閆勛;鄧志豪;馬勇;顏家杰;王嘉璽;廖宇辰
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蘇云輝

1.一種水下機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，包括岸基監(jiān)控模塊、機載通信模塊、水下信息獲取模塊、通信接口轉(zhuǎn)換模塊、信息交互模塊、主控制模塊和執(zhí)行模塊；

所述岸基監(jiān)控模塊，用于對水下機器人的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控；

所述機載通信模塊，用于與所述岸基監(jiān)控模塊進(jìn)行信息交互；

所述水下信息獲取模塊，用于獲取水下機器人的數(shù)據(jù)信息并傳送至所述通信接口轉(zhuǎn)換模塊；

所述通信接口轉(zhuǎn)換模塊，用于與所述機載通信模塊和所述水下信息獲取模塊連接并將串行接口轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的網(wǎng)口接口；

所述信息交互模塊，用于給與所述通信接口轉(zhuǎn)換模塊連接的所述水下信息獲取模塊的檢測元件匹配唯一的IP地址；

所述主控制模塊，用于接收所述通信接口轉(zhuǎn)換模塊和所述信息交互模塊傳送的數(shù)據(jù)信息并根據(jù)數(shù)據(jù)信息生成控制指令傳送至所述執(zhí)行模塊；

所述執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述控制指令生成對應(yīng)的PWM信號控制執(zhí)行元件的運行；

所述執(zhí)行模塊包括從控制子模塊以及與所述從控制子模塊連接的數(shù)個第一執(zhí)行元件、第二執(zhí)行元件和第三執(zhí)行元件，所述從控制子模塊與所述主控制模塊通過串行接口連接；

所述第一執(zhí)行元件為繼電器，所述第二執(zhí)行元件為舵機，所述第三執(zhí)行元件為電機；

所述通信接口轉(zhuǎn)換模塊包括數(shù)個USR-K7模塊，每個所述USR-K7模塊的第一端與所述水下信息獲取模塊或所述機載通信模塊連接，每個所述USR-K7模塊的第二端與所述信息交互模塊連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信息交互模塊包括無線通訊子模塊和與所述無線通訊子模塊連接的交換子模塊；所述無線通訊子模塊用于根據(jù)所述通信接口轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)備IP請求從IP地址池中選取一個未分配的IP地址，并將選取的IP地址傳送至所述交換子模塊；所述交換子模塊將選取的IP地址分配至與設(shè)備IP請求對應(yīng)的檢測元件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述岸基監(jiān)控模塊包括監(jiān)控終端以及與所述監(jiān)控終端連接的第一通信聲吶和第一RF子模塊；對應(yīng)于所述第一通信聲吶和所述第一RF子模塊，所述機載通信模塊包括與所述第一通信聲吶連接的第二通信聲吶和與所述第一RF子模塊連接的第二RF子模塊，所述第二通信聲吶和所述第二RF子模塊分別與所述通信接口轉(zhuǎn)換模塊連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述水下信息獲取模塊的檢測元件包括與所述通信接口轉(zhuǎn)換模塊連接的GPS接收機、慣導(dǎo)、深度計、測距聲吶和多普勒計程儀；所述GPS接收機用于在水域的水平面上檢測水下機器人的位置；所述慣導(dǎo)用于檢測在導(dǎo)航坐標(biāo)系中水下機器人運行的位置和速度；所述深度計用于檢測水下機器人的深度；所述測距聲吶用于獲取水下機器人距離前進(jìn)方向障礙物的距離；所述多普勒計程儀用于檢測水下機器人相對于水域的速度以及水下機器人行駛的航程。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制模塊包括4代樹莓派的處理器。