一种无人遥控水下机器人及其控制方法与流程

文档序号:12230932阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种无人遥控水下机器人,其特征在于,所述水下机器人设有浮体结构、壳体、密封装置;所述壳体为圆柱形;所述壳体外表面装配有固定架;所述固定架上设有连接体;所述连接体与配重结构连接;所述配重结构另一端连接螺旋推进器;所述螺旋推进器间隔90度对称排列;所述螺旋推进器的朝向一致;所述密封装置通过紧密配合的方式固定在壳体一端,其密封装置与壳体组合的空间为耐压舱;所述耐压舱内设有主控板、重力加速度仪、地磁传感器、陀螺仪传感器、压力传感器、声呐传感器、姿态传感器、湿度传感器、多自由度云台;所述主控板通过I2C或其它通讯协议和螺旋推进器的控制器进行通讯,通过串口和多自由度云台的控制器进行通讯;所述多上连接有俯仰角控制电机、横滚角控制电机、偏航角控制电机;所述的多自由度云台上安装有两个摄像头;所述多自由度云台上还设有控制器,其控制器内设有主控芯片。

2.根据权利要求1所述的水下机器人,其特征在于,所述螺旋推进器共有4个,分别为第一螺旋推进器、第二螺旋推进器、第三螺旋推进器、第四螺旋推进器。

3.根据权利要求1所述的水下机器人,其特征在于,所述水下机器人通过脐带缆和水面上的浮标通讯模块连接,水上浮标通讯模块通过无线连接与现场用户的PC连接,现场用户通过3G/4G信号与云端连接,云端通过互联网和任意的互联网用户连接。

4.根据权利要求1所述的水下机器人,其特征在于,所述的俯仰角控制电机、横滚角控制电机、偏航角控制电机位于三维空间坐标轴方向上,两两相互垂直的方式排列。

5.根据权利要求1所述的水下机器人,其特征在于,所述配重结构的位置置于浮体结构的近端。

6.根据权利要求1所述的水下机器人,其特征在于,所述连接体为折叠式结构。

7.根据权利要求1所述的水下机器人,其特征在于,所述浮体结构为半圆形。

8.一种无人遥控水下机器人,其特征在于,所述的水下机器人包括壳体、螺旋推进器、连接体;所述壳体为球形,其两端设有开口;所述开口装配有连接体,所述连接体上连接有螺旋推进器;所述螺旋推进器共有4个,分别为第 一螺旋推进器、第二螺旋推进器、第三螺旋推进器、第四螺旋推进器;所述螺旋推进器的朝向一致;所述螺旋推进器与连接体间设有配重结构;所述连接体与壳体密封形成耐压舱;所述耐压舱内设有主控板、重力加速度仪、地磁传感器、陀螺仪传感器、压力传感器、声呐传感器、姿态传感器、湿度传感器、多自由度云台;所述主控板通过I2C或其它通讯协议和螺旋推进器的控制器进行通讯,通过串口和多自由度云台的控制器进行通讯;所述多自由度云台上连接有俯仰角控制电机、横滚角控制电机、偏航角控制电机;所述的俯仰角控制电机、横滚角控制电机、偏航角控制电机位于三维空间坐标轴上,两两相互垂直的方式排列;所述的多自由度云台上安装有两个摄像头;所述多自由度云台上还设有控制器,其控制器内设有主控芯片。

9.一种无人遥控水下机器人控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤S1,通过反馈控制实现水下机器人多自由度的运行和操控,主控板接受PC端给定的命令,然后根据姿态传感器检测到的姿态数据反馈信息,构成闭环的反馈控制,通过已经设计好的控制器计算后输出给螺旋推进器的控制器,螺旋推进器的控制器控制螺旋推进器运动到达给定的控制命令;

步骤S2,通过主控芯片纠正多自由度云台角度偏差,如果水下机器人传感器读到的ψ发生改变,主控芯片会将此时的变化差值发给多自由度云台的控制器,多自由度云台的控制器通过设定的控制算法控制偏航角控制电机向相反方向偏转相同的差值从而使得立体摄像头保持稳定;如果水下机器人传感器读到的θ发生改变,主控芯片会将此时的变化差值发给多自由度云台的控制器,多自由度云台的控制器通过设定的控制算法控制俯仰角控制电机向相反方向偏转相同的差值从而使得立体摄像头保持稳定;如果水下机器人传感器读到φ的发生改变,主控芯片会将此时的变化差值发给多自由度云台的控制器,多自由度云台的控制器通过设定的控制算法控制横滚角控制电机向相反方向偏转相同的差值从而使得立体摄像头保持稳定;

步骤S3,通过上3D眼镜控制多自由度云台运动,现场用户使用的3D眼镜进行抬头或者低头操作时,3D眼镜会将改变的φ值通过通信线路发送到主控板,主控板再将命令发送到多自由度云台的控制器,控制器控制横滚电机改变相应的角度进行响应;现场用户使用的3D眼镜进行左转头或者右转头操作时,3D眼镜会将改变的ψ值通过通信线路发送到主控板,主控板再将命令发送到 多自由度云台控制器,控制器控制偏航角控制电机改变相应的角度进行响应;3D眼镜进行向前倾斜或向后倾斜时,3D眼镜会将改变的θ值通过通信电路发送到主板,主板再将命令发送到多自由度云台控制器,控制器俯仰角控制电机改变相应的角度进行响应。

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