[发明专利]一种六自由度ROV模拟驾驶系统及其模拟方法

说明书

本发明公开了一种六自由度ROV模拟驾驶系统及其模拟方法，包括设于地面部分的遥控手柄和地面站计算机端，以及设于水下部分的水下数据采集本体，其中：所述遥控手柄与地面站计算机端通过USB方式连接；地面站计算机端与水下数据采集本体进行网络通信连接；水下数据采集本体通过地面站计算机端获取遥控手柄发出的操作指令，完成水下动作。本发明成一个一体化完整的仿真系统，从多角度还原六自由度ROV在水下作业过程中的周围环境，能够满足教学、科研、实验和训练需求，将地面站对ROV本体操作的各种效果数据采集并构建ROV动作数据库，保证模拟驾驶系统运动模拟效果与ROV实际运动效果具备高度一致性。

技术领域

本发明属于水下机器人作业与仿真技术领域，具体涉及一种六自由度ROV模拟驾驶系统及其模拟方法。

背景技术

海洋资源是人类赖以生存的宝库，由于陆地资源的消耗殆尽，如何更深入探索海洋成为了21世纪亟需解决的一大难题。针对此难题，遥控式水下作业机器人（ROV）成为了解决上述难题的关键。一般而言，水下的环境恶劣，不仅需要高可靠性的材料制备机器人，同时也对操作人员提出了严峻考验。一个未经系统培训的操作人员，作业效率往往较为低下，严重时甚至可能损坏设备。另一方面，通用模拟机与真实ROV操作效果有较大误差，训练数据与水下作业实际数据不符，导致训练效果不佳，无法实现训练与实战高精度匹配，造成水下作业效果有限。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种六自由度ROV模拟驾驶系统及其模拟方法，能逼真地仿真六自由度ROV在水下的各种运动情况，同时逼真地模拟六自由度ROV水下作业中的系统状态及作业效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种六自由度ROV模拟驾驶系统，包括设于地面部分的遥控手柄和地面站计算机端，以及设于水下部分的水下数据采集本体，其中：

所述遥控手柄与地面站计算机端通过USB方式连接，用于对水下数据采集本体输入模拟驾驶系统的操作数据；

所述地面站计算机端与水下数据采集本体进行网络通信连接，用于实现水下数据采集本体在水中的运动操作、姿态操作和水下作业效果的模拟，以及对模拟操作得到的仪表数据进行显示；

所述水下数据采集本体通过地面站计算机端获取遥控手柄发出的操作指令，完成水下动作，并根据自身采集的水下运动的姿态数据和作业环境数据，以构造仿真驾驶环境。

本发明进一步解决的技术问题是，所述地面站计算机端内包括主控模块、姿态仿真模块、作业仿真模块、操作仿真模块以及显示模块，其中：所述的主控模块用于整个模拟驾驶系统的运行调度和数据管理；所述的姿态仿真模块的信号输出端与主控模块的信号输入端连接，用于模拟悬停、前倾、后仰、左倾和右倾五个姿态操作；所述的操作仿真模块的信号输出端与主控模块的信号输入端连接，用于模拟前进、后退、左转、右转、上升和下潜六个运动操作；所述的作业仿真模块的信号输出端与主控模块的信号输入端连接，用于模拟水下数据采集本体的水下作业效果；所述的显示模块包括主驾驶台显示设备、姿态参数显示设备以及作业环境参数显示设备，三者的信号输入端与主控模块的信号输出端连接，用于显示仪表数据。