[实用新型]一种小型水下机器人推进控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及水下机器人控制，具体地说是一种基于CAN总线的小型自治水下机器人模块化推进控制系统。

背景技术

随着人们对海洋资源的探索与开发日益频繁与迫切，水下机器人作为一种有效载体得到了长足的发展。对于近海、河流、湖泊与水库等相对较浅的地域，小型自治水下机器人以其便携性、低成本、易用性等特点，在环境监测与水下侦查等方面得到了广泛的应用。

运动与通信是水下机器人的两项重要的基本功能。对于自治水下机器人，推进系统是整体控制系统的重要组成部分，是完成机器人运动的保障；CAN总线有着实时性、可靠性、可扩展性以及可进行分布式控制等特点，适合水下机器人推进系统与主控制系统之间的通信。

小型自治水下机器人因为其载体内部空间的限制，对于其控制部分的硬件体积有着严格要求，同时因为推进系统是所有水下机器人的必要组成部分，尤其对于自治水下机器人由于机动性不强，所有的推进系统功能相似，因此简单易用方便移植也是十分重要的。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种小型自治水下机器人模块化推进控制系统，用于接收主控制器的控制指令，对推进系统相关装置进行控制并回传推进系统的相关信息。该系统具有良好的可移植性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种小型水下机器人推进控制系统，包括：航空接插件、推进系统控制板、电机驱动器和包括多个舵机、电机的推进设备；航空接插件与推进系统控制板和电机驱动器连接；推进系统控制板与推进设备的舵机和电机驱动器连接；电机驱动器还与推进设备的电机连接。

所述推进系统控制板包括：带有CAN接口的单片机、电源管理电路、安全监控电路、CAN通信电路和舵机/电机控制电路；

带有CAN接口的单片机分别与电源管理电路、安全监控电路、CAN通信电路和舵机/电机控制电路相连接；电源管理电路分别与安全监控电路、CAN通信电路和舵机/电机控制电路相连接；所述安全监控电路包括舵机电流检测电路、漏水检测电路，温度检测电路和电机检测电路。

所述舵机电流检测电路包括电流传感器；电流传感器的输入端接入电源管理电路输出的舵机供电电源；参考端和输出端分别与单片机的不同AD接口连接；参考端和输出端都串联电容接入电流传感器的接地端。

所述漏水检测电路包括二极管；单片机的输入端通过串联电容接地，还通过串联电阻与二极管的正极连接，二极管的负极与推进舱内的信号线连接，二极管的正极接有上拉电阻。

所述温度检测电路包括温度传感器；温度传感器一端连接电源管理电路输出的电源；另一端连接电阻和电容组成的并联电路，该端还与单片机的一个AD接口相连接。

所述电机检测电路将电机驱动器信号反馈端与单片机的I/O接口相连接。

所述CAN通信电路包括数字隔离器和CAN总线收发器；CAN总线信号经CAN总线收发器进行信号转换后再经数字隔离器进行信号隔离，最后接入单片机的CAN端口。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1．本实用新型采用模块化的设计思想，电路简单易于扩展，只需要两根电源线两根信号线即可完成所有控制，可移植性高，适合功能相似的小型自治水下机器人。

2．针对水下机器人的特殊性，本实用新型使用集成CAN控制器的单片机芯片AT90CAN128，减少电路板的空间占用和电量消耗，简化控制程序，有效利用有限的定时器资源，有较高性价比。

3．本实用新型设有推进控制系统模块故障检测与水下舱体安全检测功能，增强了控制系统的安全性与可靠性。

4．本实用新型可以适用于大部分舵机的控制，而且舵机数量原则上可以与单片机的I/O口数量相同。

附图说明

图1为本实用新型的推进控制系统接口线路连接示意图；

图2为本实用新型的推进控制系统控制板结构图；

图3为本实用新型的推进控制系统控制电路板组成示意图；

图4为本实用新型的推进控制系统控制电路板端口接线电路图；

图5为本实用新型的推进控制系统控制电路板电源管理电路图；

图6为本实用新型的推进控制系统控制电路板单片机端口连接电路图；

图7为本实用新型的推进控制系统控制电路板安全监控电路图；

图8为本实用新型的推进控制系统控制电路板舵机/电机控制电路图；

图9为本实用新型的推进控制系统控制电路板CAN通信电路图；

图10为本实用新型的推进系统控制方法总体流程图；