[发明专利]水下机器人的水下本体装置及自主避障方法

权利要求书

1.一种水下机器人的水下本体装置，其固定于水下机器人框架中，其特征在于，该水下本体装置包含一个密封电子舱体，密封电子舱体中设有：

主控系统，其通过光电复合缆通信连接水面的控制中心，接收水面的远程控制指令，并上传水下的视频信息和传感数据；

旋转云台，其上设有视频接收设备，旋转云台的输入端通信连接主控系统，主控系统根据远程控制指令控制旋转云台带动视频接收设备旋转；

传感器系统，其包含声纳组件，声纳组件实时探测水下环境，传送水下环境信息至主控系统，主控系统根据水下环境信息向水下本体装置的运动机构输出运动控制指令；

所述主控系统包含：

嵌入式主控板，其上传传感器系统的传感数据至水面的控制中心，接收水面的远程控制指令，进行解析后输出水下本体装置的运动控制指令；

数据采集板，其通信连接嵌入式主控板，接收传感器系统的数字和模拟的传感数据并传送至嵌入式主控板，并将运动控制指令输出至水下本体装置的运动机构；

多串口板，其通信连接嵌入式主控板，接收传感器系统的RS485和RS232的传感数据并传送至嵌入式主控板；多串口板还连接光电复合缆，嵌入式主控板通过多串口板通信连接水面的控制中心；

所述水下本体装置还包含动力驱动系统，动力驱动系统作为水下本体装置的运动机构，接收主控系统输出的运动控制指令，驱动水下机器人进行运动；

所述动力驱动系统包含：

垂向推进器，其设置于水下机器人框架纵剖面的艏艉端，控制水下机器人进行潜浮和纵倾运动；

艉部推进器，其设置于水下机器人框架艉部的左右两侧，控制水下机器人进行进退和艏向运动；

所述声纳组件包含：

测距声纳，其设置于水下机器人前端上方，水下作业时测量前方目标或障碍物的距离，将所得的距离数据传送至主控系统和水面的控制中心进行处理；

前视声纳，其设置于水下机器人前端上方，水下作业时测量同一水平面周围目标或障碍物的状况，将所得的图像数据传送至主控系统和水面的控制中心进行处理；

所述水下本体装置还包含功率分配板，其输入端电路连接光电缆接口板，接收光电缆接口板输出的电源，并分配至光端机、主控系统、旋转云台、传感器系统和水下本体装置的运动机构；

所述主控系统通过光端机通信连接光电缆接口板，并通过光电缆接口板与光电复合缆连接，以通过光电复合缆与水面的控制中心建立通信连接。

2.如权利要求1所述的水下本体装置，其特征在于，所述传感器系统还包含：

摄像机，其作为视频接收设备设置于水下机器人前方并与旋转云台机械连接，摄像机由旋转云台带动旋转，采集图像数据通过主控系统上传至水面的控制中心；

压力传感器，其设置于水下本体装置的后端下方，检测水下机器人所处深度，将深度数据通过主控系统上传至水面的控制中心；

高度计，其实时测量水下机器人所处高度，将高度数据通过主控系统上传至水面的控制中心；

陀螺仪，其设置于水下本体装置的舱体内部，测量水下机器人的艏向角速度，并将所获得的角速度数据通过主控系统上传至水面的控制中心；

电子罗盘，其设置于水下本体装置的舱体内部，测量水下机器人的艏向角、纵倾角和横摇角，并将所获得的方位数据通过主控系统上传至水面的控制中心；

电压电流传感器，其设置于水下本体装置的舱体内部，实时测量水下机器人各部分工作的电压和电流信息，通过主控系统上传至水面的控制中心。

3.一种如权利要求1所述水下机器人的水下本体装置的自主避障方法，其特征在于，该自主避障方法包含：

步骤1、前视声纳和测距声纳实时对水下机器人周围的环境进行扫描，形成图像和距离数据传送至主控系统；

步骤2、主控系统对前视声纳和测距声纳的图像和距离数据进行处理，获得水下机器人与周围障碍物的方位与距离关系；

步骤3、主控系统根据水下机器人与周围障碍物的方位与距离关系，调整运动参量，输出运动控制指令至动力驱动系统；

步骤4、动力驱动系统驱动水下机器人避开障碍物，跳转到步骤1，循环进行自主避障。