[实用新型]一种智能水下机器人控制系统

摘要

本实用新型公开了一种智能水下机器人控制系统，包括水面控制系统、姿态控制系统、水下定位系统、水下机器人运动控制器、探测系统和水下作业系统；所述水面控制系统是整个控制系统的核心，用于实现对水下机器人的监测和控制；所述姿态控制系统用于获得水下机器人的潜水姿态数据；所述水下定位系统用于进行水下定位并精确导航、避免碰撞；所述水下机器人运动控制器用于操控水下机器人的运动姿态；所述探测系统用于探测水下目标并操作机械手进行处置；所述水下作业系统用于控制水下机器人进行水下作业。本实用新型可以实现自主航行路径，在水面实现远程数据传输通信，具备切换人工遥控功能；还可以为水下搜索寻找目标，并对其准确定位。

主权项

1.一种智能水下机器人控制系统，包括水面控制系统、姿态控制系统、水下定位系统、水下机器人运动控制器、探测系统和水下作业系统，其特征在于：所述水面控制系统是整个控制系统的核心，用于实现对水下机器人的监测和控制；所述姿态控制系统用于获得水下机器人的潜水姿态数据；所述水下定位系统用于进行水下定位并精确导航、避免碰撞；所述水下机器人运动控制器用于操控水下机器人的运动姿态；所述探测系统用于探测水下目标并操作机械手进行处置；所述水下作业系统用于控制水下机器人进行水下作业；控制和探测信息全部采用光纤传输；所述水面控制系统包括上位机、下位机，所述上位机采用工控机，装在操控箱中，包括两个玩具手柄式操控杆，所述手柄式操控杆分别控制机器人的前后、转向运动和左右、上下运动，并可以控制运动速度和角速度；操控箱的控制系统基于单片机，操控台包括三个显示器，分别实时显示短基线定位系统定位图、水下机器人摄像机拍到的画面和声呐探测到的图像；所述姿态控制系统包括水下机器人位姿信息采集板，所述采集板采用压力传感器测量水压，采用姿态测量单元得到水下机器人的三个欧拉角、三轴角速度和三轴加速度；采集板上处理器得到以上信息后，将其打包输出给水面控制系统；所述水下定位系统包括惯性导航系统和超声信号，所述惯性导航系统是一种陀螺、加速度计和处理器的配置组合，用于获得潜航体的相对位置；所述超声信号从操控单元发射出来、经过水传播到潜航体上的接收器，用于测定距离；所述水下机器人运动控制器包括深度控制器、速度控制器、航向控制器、侧向控制器、推进电机协调器和潜游任务规划器六个部分；所述深度控制器通过控制上下推进电机输出同等推力以控制和保持潜水深度；所述速度控制器用于控制和保持速度，所述航向控制器用于控制和保持航向，这两个控制器经过推进电机协调器后，作用于尾部左右两个前后推进电机；所述侧向控制器通过控制侧推电机输出同向等值推力以调整水下机器人的侧向运动位置和速度；所述潜游任务规划器实时判断水下机器人的任务执行情况，计算出任务航向、与任务航迹的距离、距目标航点的距离与指向，并根据预设的判据判断是否完成当前任务，并进行任务切换；所述探测系统包括灯光及摄像系统、声呐系统；所述灯光及摄像系统包括用于水下的照明灯和水下摄像机，所述照明灯要求发光效率高、体积小、抗干扰，所述水下摄像机要求耐冲击振动、体积小、重量轻；所述声呐系统用于在一定距离内提供黑暗浑浊水体中物体的高清晰图像，要求体积小、重量轻；所述水下作业系统包括机械臂、液体取样袋、小生物取样网；所述机械臂包括夹取式、螺栓紧固拆卸式和网式；所述液体取样袋用于在狭小的环境中取到杂质较少的样品，在取样口加装一根管体长管将其固定于机械臂；所述小生物取样网用于在狭窄的管道或小水域中网住小生物并返回水面。