[发明专利]一种无人船二维激光雷达自稳装置及其控制方法

摘要

本发明公开了一种无人船二维激光雷达自稳装置及其控制方法，所述装置包括第一旋转轴、第二旋转轴和伺服控制系统，第二旋转轴安装在第一旋转轴上，第二旋转轴用于安装二维激光雷达。本发明通过将自稳装置应用到无人船二维激光雷达上，实现了二维激光雷达测距在同一平面上，解决了因无人船摇摆导致误将水平面判定为障碍物的问题，隔离了各种干扰对二维激光雷达测距的影响，从而实现了二维激光雷达随动位姿稳定控制。本发明通过卡尔曼滤波方法，将加速度计和陀螺仪输出的角度值进行融合，实现了无人船横滚角和俯仰角的准确获得。本发明通过对伺服电机进行双闭环PID控制，实现了伺服控制系统动态响应的快速性，提高了伺服电机扭矩的反应速度。

主权项

一种无人船二维激光雷达自稳装置，其特征在于：包括底座(1)、第一支架(2)、第一旋转轴(3)、第二支架(4)、第二旋转轴(5)、第三支架(6)和伺服控制系统，所述第一旋转轴(3)通过第一支架(2)安装在底座(1)上，所述第二旋转轴(5)通过第二支架(4)安装在第一旋转轴(3)上，所述第三支架(6)安装在第二旋转轴(5)上；所述底座(1)固定在无人船上，所述第三支架(6)用于安装二维激光雷达(7)；所述第一旋转轴(3)与第二旋转轴(5)在空间上相互垂直；所述伺服控制系统包括伺服控制器、加速度计、陀螺仪、横滚伺服电机(8)、俯仰伺服电机(9)和光栅编码器；所述横滚伺服电机(8)与第一旋转轴(3)连接，所述俯仰伺服电机(9)与第二旋转轴(5)连接；所述光栅编码器有两个，分别与横滚伺服电机(8)和俯仰伺服电机(9)连接；所述伺服控制器、加速度计和陀螺仪安装在无人船上；所述伺服控制器通过导线分别与光栅编码器、加速度计和陀螺仪连接；所述加速度计与陀螺仪提供无人船的姿态信息；所述伺服控制器接收来自加速度计和陀螺仪的无人船姿态信息，并且与光栅编码器传输来的伺服电机位置和速度信息进行对比，采用双闭环PID控制，实现二维激光雷达(7)的自稳；所述光栅编码器有两个，分别检测横滚伺服电机(8)和俯仰伺服电机(9)的运行状态，所述运行状态包括角度和位置信息。