[发明专利]一种深海作业型ROV推进器系统

说明书

技术领域

本发明属于水下机器人技术领域，尤其涉及一种深海作业型ROV推进器系统。

背景技术

海洋是目前尚未被大范围开发的领域，尤其是海底复杂的环境以及深海中丰富多样的自然资源，这些因素促使世界各个国家投入大量的人力、物力、财力在海洋探测，尤其是深海探测和深海作业研究中。尽管海洋开发技术尚未完全成熟，但是目前水下机器人在深海作业方面还是取得了广泛的科研价值、工程经验以及经济效益，水下机器人的研究也为国防建设海洋板块提供了一个重要研究方向。水下机器人分为两种：一种是自主型，称为AUV；另一种是远程操控型，称为ROV。ROV是一种操控者通过电缆远程操控机器人在水下作业勘探的机器人。ROV推进系统分为电力推进系统和液压推进系统。前者使用电机驱动推进器(通常为螺旋桨)产生推力驱动ROV，后者则使用液压马达驱动推进器。

目前关于作业型ROV推进系统结构的一些设计中，《模块化水下机器人控制系统设计》《机械设计与制造》2012年第1期，该文中设计的模块化方式，在推进器方面采用的是水下计算机连接RS232后，再连接CAN卡的方式，由CAN收发器控制开关阀伺服阀液压流量控制。但通信结构较复杂，不易与控制机直接接口,现有的CAN接口卡与以太网网卡相比大都价格昂贵，而且CAN现场总线无论是其通信距离还是通信速率都无法和以太网相比。《作业型ROV液压系统研制与艏向控制技术研究》浙江大学马新军论文中所设计的“海王二号”ROV，采用的采用美国国家仪器公司的产品Compact RIO(简称CRIO)控制器运算处驱动分配传输给ECU，在连接放大器到给液压推进系统。虽然控制器拥有坚固的硬件架构、带有可重新配置的现场可编程门阵列的机箱，接插比较方便，但是成本非常高。且其ECU和放大电路中也没有做明确的设计。其设计9个螺旋桨,包括4个小螺旋桨和5个大螺旋桨方式，在结构设计上以及各环节部件分配上的难度也是大大提高的，占用过多的空间。在实际的应用中也容易造成隐患。

发明内容

本发明的目的是提供能够提高推进系统执行能力和效率的，一种深海作业型ROV推进器系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种深海作业型ROV推进器系统，包括ROV控制器、通信单元、推力分配单元、液压单元、驱动单元、推进器比例阀和推进器单元；

ROV控制器根据ROV当前的运动状态产生六自由度的速度控制指令；

通信单元采用TCP/IP的网络通信方式，将ROV控制器产生的速度控制指令传送给推力分配单元；

推进器单元包括4个水平推进器和3个垂直推进器；

推力分配单元根据接收到的速度控制指令，将指令分解，得到每个推进器的推力值传送给驱动单元；

驱动单元根据接收到的推力值输出相应的电压信号，传送给推进器比例阀，调节推进器比例阀的开合；

液压单元通过推进器比例阀将液压油传送给推进器单元。

本发明一种深海作业型ROV推进器系统还可以包括：

1、4个水平推进器位于运动坐标系水平面上，4个水平推进器分别与运动坐标系的x坐标轴呈α角放置，运动坐标系的原点到每个水平推进器的中轴线的距离为l₁，4个水平推进器分别为：第一水平推进器T₁、第二水平推进器T₂、第三水平推进器T₃和第四水平推进器T₄，3个垂直推进器分别为：第一垂直推进器T₅、第二垂直推进器T₆和第三垂直推进器T₇，推力分配单元产生的各推进器的推力依次为：第一水平推进器推力第二水平推进器推力第三水平推进器推力第四水平推进器推力第一垂直推进器推力第二垂直推进器推力和第三垂直推进器推力并且各推进器推力满足如下条件：