[发明专利]一种微型水下机器人控制器

权利要求书

1.一种微型水下机器人控制器，包括控制器主体，控制器主体位于水下机器人的壳体内，控制器主体内设有 ARM嵌入式系统，其特征在于，水下机器人上设有传感器系统，ARM嵌入式系统上通过通信接口连接地面上的远程操作控制器，ARM嵌入式系统与水下机器人上的四个螺旋桨推进器连接；

所述螺旋桨推进器包括安装在水下机器人上的多个直流电机，多个直流电机连接防水电机螺旋桨，多个直流电机分别为控制水下机器人前进移动的第一直流电机，控制水下机器人后退移动的第二直流电机，控制水下机器人上浮移动的第三直流电机，控制水下机器人下沉移动的第四直流电机；

所述ARM嵌入式系统内设有STM32系列微控制器，STM32系列微控制器处理所述传感器系统采集到的数据以及控制多个直流电机的运行状态、与上位机之间的通讯，STM32系列微控制器连接PWM高速定时器。

2.根据权利要求1所述的一种微型水下机器人控制器，其特征在于，所述STM32系列微控制器通过运动控制电路连接所述螺旋桨推进器，运动控制电路采用两块智能功率芯片BTN7971构成全桥驱动结构对一个螺旋桨推进器进行驱动，它带有一个P沟道的高边MOSFET、一个N沟道的低边MOSFET，智能功率芯片BTN7971集成逻辑电平输入、电流诊断、过温过压、欠压过流及短路保护的功能。

3.根据权利要求2所述的一种微型水下机器人控制器，其特征在于，智能功率芯片BTN7971的OUT1和OUT2接直流电机两端， IN1，IN2分别接控制器的I/O口，通过输出PWM实现正反转控制和PWM调速，PWM1控制OUT1的输出电压值U1，PWM2控制OUT2的输出值U2，U1、U2的大小由PWM1、PWM2的占空比乘以供电电压决定，故U1、U2的差值决定了电机的转速；

BTN7971的芯片内部为一个半桥，INH为高电平， IN引脚用于确定哪个MOSFET导通，IN=1且INH=1时，高边MOSFET导通，OUT引脚输出高电平；

IN=0且INH=1时，低边MOSFET导通，OUT引脚输出低电平，SR引脚外接电阻，电阻的大小可以调节MOS管导通和关断的时间，具有防电磁干扰的功能，IS引脚是电流检测输出引脚，正常模式下，从IS引脚流出的电流与经过高边MOS管的电流成正比，若R_is=1KΩ，则V_is=Iload/8.5；在故障条件下，从IS引脚流出的电流等于1IS（约4.5mA），最后的效果是IS为高电平。

4.根据权利要求2所述的一种微型水下机器人控制器，其特征在于，所述ARM嵌入式系统连接电池，电池为锂电池。

5.根据权利要求4所述的一种微型水下机器人控制器，其特征在于，智能功率芯片BTN7971和STM32系列微控制器通过隔离电路保护，隔离电路采用型号为ADUM1411的四通道数字隔离器，数字隔离器防止BTN7971损坏后将电池电压直接输入到控制器。

6.根据权利要求1所述的一种微型水下机器人控制器，其特征在于，所述通信接口为RS-485通信电路，RS-485通信电路采用ADM2483芯片设计通信接口，ADM2483芯片为带隔离的增强型RS-485收发器，RXD、EN、TXD分别是接收输出、收发使能端、发送输入，当EN为高电平时，都禁止接收和禁止发送，VDD1为逻辑端供电电源，PV为电源监控脚，当此引脚电平高于2.0V，ADM2483芯片工作，低于2.0V芯片不工作；

GND1为逻辑端电源地，GND2为总线端电源地，A为输入/输出同相端，B为输入/输出反相端，VDD2为总线端供电电源，在A、B端分别接一个双向瞬态电压保护二极管，ADM2483具有热关断功能，可防止温度过高时芯片因电源的过度损耗而毁坏，当ADM2483芯片工作温度高于150℃时，ADM2483芯片独有的热关断电路会关断驱动器输出；而当温度回到140℃时，ADM2483芯片会自动使能驱动器输出。

7.根据权利要求1所述的一种微型水下机器人控制器，其特征在于，四个螺旋桨推进器分别安装在水下机器人的顶部，底部以及两侧。