[发明专利]一种微型水下机器人控制器

说明书

本发明涉及一种微型水下机器人控制器，包括控制器主体，控制器主体内设有ARM嵌入式系统，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；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；ARM嵌入式系统内设有STM32系列微控制器。精确解机器人在水下游走、位置检测、姿态控制，为水下探测、水底测量、水下物品打捞等工作提供方便。

技术领域

本发明涉及信号检测处理与控制技术领域，尤其是一种微型水下机器人控制器。

背景技术

近年来国家在海底水下探测监控投入大量的经费，建设了许多海底人工渔礁和珊瑚虫生长保护区，以便每天能观察水下鱼群的活动频度和珊瑚虫的具体生长情况，进而分析海洋生态的恢复程度。然而，能用于这方面做监控的产品比较缺乏，有的下潜深度不够（小于50米），有的造价很高（50万以上），有的性能简单，只能给钓鱼爱好者做辅助用，而海洋水下探测工作又很需要能潜入深度100米以上、游走稳定可靠、视频传输清晰的水下机器人产品。因此，研究开发一种水下视频探测机器人的控制器有很好的现实需求和现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种微型水下机器人控制器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种微型水下机器人控制器，包括控制器主体，控制器主体内设有 ARM嵌入式系统，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。

上述的一种微型水下机器人控制器，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。

上述的一种微型水下机器人控制器，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。