[实用新型]水下机器人姿态自动调整装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及水下机器人或水下航行器的姿态校准和数据传输技术，特别是一种水下机器人姿态自动调整装置。

背景技术

水下机器人（Remote Operated Vehicle，缩写为ROV），系统组成包括：动力推进器、遥控电子通讯装置、黑白或彩色摄像头、摄像俯仰云台、用户外围传感器接口、实时在线显示单元、导航定位装置、自动舵手导航单元、辅助照明灯和凯夫拉零浮力拖缆等单元部件。功能多种多样，不同类型的水下机器人（ROV）用于执行不同的任务，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。 　　水下机器人（ROV）分为观察级和作业级。观察级水下机器人（ROV）的核心部件是水下推进器和水下摄像系统，有时辅以导航、深度传感器等常规传感器。本体尺寸和重量较小，负荷较低。成本较低。作业级水下机器人（ROV）用于水下打捞、水下施工等应用，尺寸较大，带有水下机械手、液压切割器等作业工具。造价高。

在潮汐、风浪、环流、暗流、复杂多变的海洋水下环境中，水下机器人姿态能否保持 平衡、稳定， 是非常重要的，是其能否正常，可靠操作的前提。

目前，水下机器人（ROV）传统的姿态调控方法，主要由操作俯仰舵和方向舵来保持平衡。俯仰舵控制水下机器人（ROV）的俯、仰姿态（向上或者向下），方向舵修正水下机器人（ROV）的航行方向是向左或者向右。

一般情况下，水下机器人（ROV）的姿态需根据不同的工况（如风浪、暗流等）随时进行调整和控制，不管是调整俯仰舵还是方向舵，在调整水下机器人（ROV）姿态的过程中都需要专业的操作人员到现场进行手动调控操作，即操作人员观察水下摄像机，通过手动操作手柄改变舵的角度和叶轮方向实现。由于水下环境的复杂多变，监控环境的恶劣，这种调控方法存在以下缺陷：1、操作复杂， 操作人员需要长时间培训，才能掌握；2、凭摄像机，无法正确判断水下机器人（ROV）姿态（如水下浑浊、无参照物等）。由此造成水下机器人（ROV）姿态调整工作的效率低下。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种由三轴陀螺仪和远程终端控制装置（RTU）构成的能为水下机器人或航行器提供稳定的姿态和航向的水下机器人姿态自动调整装置。

本实用新型采用了下列技术方案解决了其技术问题：一种水下机器人姿态自动调整装置，包括控制水下机器人俯、仰姿态的俯仰舵伺服电机，控制水下机器人左、右航行方向的方向舵伺服电机，以及控制水下机器人横滚姿态的横滚舵伺服电机，其特征在于：该水下机器人中固定置有一三轴陀螺仪，该三轴陀螺仪的信号输出端通过RS485端口与远程终端控制装置信号输入端相连接，该远程终端控制装置的俯仰信号控制端、方向信号控制端、横滚信号控制端分别与俯仰舵伺服电机、方向舵伺服电机、横滚舵伺服电机相连接。 

本实用新型有益技术效果在于提高了工作效率，在需要对水下机器人（ROV）进行姿态调整时，无需操作人员手动操作调整，系统能自动调整稳定，大大提高了工作效率，节省了人力，避免了操作人员注意力分散而引起的差错。另外，本实用新型还可以大大提高水下机器人（ROV） 姿态监控、记录的方便性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型电连接图。

图中各序号分别表示为：1—三轴陀螺仪；2—远程终端控制装置（RTU）；3—横滚舵；3.1—横滚舵伺服电机；4—方向舵；4.1—方向舵伺服电机；5—俯仰舵；5.1—俯仰舵伺服电机。

具体实施方式

以下结合实施例以及附图对本实用新型作进一步的描述。

参照图1和图2，本实用新型包括控制水下机器人俯、仰姿态的俯仰舵伺服电机5.1，控制水下机器人左、右航行方向的方向舵伺服电机4.1，以及控制水下机器人横滚姿态的横滚舵伺服电机3.1。

该水下机器人中固定置有一三轴陀螺仪1，该三轴陀螺仪1的信号输出端通过RS485端口与远程终端控制装置（RTU）2信号输入端相连接，本实用新型所述的远程终端控制装置2 （Remote Terminal Unit，缩写RTU）是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。该远程终端控制装置（RTU）2的俯仰信号控制端、方向信号控制端、横滚信号控制端分别与俯仰舵伺服电机5.1、方向舵伺服电机4.1、横滚舵伺服电机3.1相连接。

工作时，三轴陀螺仪1可以确定水下机器人（ROV）在水中的姿态。当水下机器人（ROV）在水中姿态平衡、稳定时，三轴陀螺仪1指示的轴线方向保持不变。当因风浪、暗流等影响，出现倾斜等改变时，三轴陀螺仪1的纵轴与定向指示之间就出现了偏差，并将该信号输入到远程终端控制装置（RTU）2，通过在姿态计算控制系统预先设定程序自动控制俯仰舵伺服电机5.1、方向舵伺服电机4.1、横滚舵伺服电机3.1，使横滚舵3、方向舵4、俯仰舵5及时修正相关角度或方向，从而使水下机器人（ROV）恢复原来平衡稳定的姿态。