[发明专利]一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统

权利要求书

1.一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，包括ROV和上位机，ROV即水下机器人，ROV和上位机之间通过电力载波的通信方式进行通信，且上位机通过指令对控制至少两个ROV的运动及任务执行；

所述ROV包括ROV本体和水下抓取机械臂；

所述ROV本体包括前板、后板、两个侧板、上板、下板、舱体；所述前板、后板、两个侧板、上板、下板构成ROV本体框架，本体框架内设置舱体，电机和舱内元件通过舱盖封闭在舱体内部；

前板、后板上各设置4个推进器，前板上的4个推进器设置在前板的四角附近，其中位于前板上方的2个推进器的推进方向与前板平行，且2个推进器的推进方向相对成夹角，位于前板下方的2个推进器推进方向与前板成夹角，且2个推进器的推进方向相对成夹角；后板上的4个推进器设置在前板的四角附近，其中位于后板下方的2个推进器的推进方向与后板平行且2个推进器的推进方向相反成夹角，位于后板上方的2个推进器的推进方向与前板成夹角，且2个推进器的推进方向相对成夹角；前板、后板上的8个推进器构成ROV的动力系统，这种推进器布置方式不仅可以为ROV提供良好的动力，而且具有优秀的机动性；

所述上位机包括机器人通信单元、抓取机械臂显示单元、航迹显示单元、航线添加单元、机器人数据显示单元、数据发送单元；

机器人通信单元，用于根据输入的不同ROV的IP通过Port端口号连接ROV，并与相应的ROV进行通信；

抓取机械臂显示单元，根据连接机械手的串口接收和显示机械臂数据；

航迹显示单元，根据UWB串口接收UWB数据，解析数据并在地图上显示ROV当前位置；

航线添加单元，根据用户的输入在地图上添加、删除航线并在当前地图上显示航线；

机器人数据显示单元，接收并显示连接状态的ROV数据；

数据发送单元，用于根据用户选择对连接状态下的ROV发送操作指令数据，进而控制ROV的运动。

2.根据权利要求1所述的一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，所述ROV还包括UWB定位天线，用于获取ROV的位置信息。

3.根据权利要求2所述的一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，所述ROV还包括姿态传感器和深度计，用于计算ROV的姿态信息。

4.根据权利要求3所述的一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，所述ROV本体上设置有摄像头和照明设备。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，水下机械臂采用三关节式结构设计，水下机械臂端的底部搭载360度旋转的旋转云台，机械臂每个关节处配有数字舵机，通过控制线输入一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20ms；当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。

6.根据权利要求5所述的一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，水下机械臂端的机械臂部分采用圆形包裹设计，线缆布放在包裹中。

7.根据权利要求6所述的一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，所述舱内元件包括主控制器板、电机驱动板，主控制器板通过串口与电机驱动板进行通信；

主控制器板用于传感器数据的处理，ROV控制命令的处理与发送，ROV状态的监测；

电机驱动板用于电机控制，即对推进器对应的电机和机械臂对应的舵机进行控制。

8.根据权利要求7所述的一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，所述主控制器板型号为STM32F407VET6，电机驱动板的芯片型号为STM32F103RCT6。

9.根据权利要求8所述的一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，所述主控制器板和电机驱动板采用分板式设计，即主控制器板和电机驱动板为两块电路板。

10.根据权利要求9所述的一种多水下机器人协同跟踪控制算法验证系统，其特征在于，所述舱内元件还包括电源板，电源板用于电调转接。