[发明专利]一种扑翼式仿生转向控制装置

权利要求书

1.一种扑翼式仿生转向控制装置，其特征在于，用于控制水下机器人，并包括：主控模块、通信模块、左扑翼驱动模块、右扑翼驱动模块和电源模块；

其中，所述左扑翼驱动模块包含：左扑翼电机驱动器、左扑翼电机、左扑翼编码器信号转换器、左扑翼编码器；所述右扑翼驱动模块包含：右扑翼电机驱动器、右扑翼电机、右扑翼编码器信号转换器、右扑翼编码器；所述通信模块包括：RS485RTU通讯模块；

所述主控模块的输出端分别连接所述左扑翼驱动模块的左扑翼电机驱动器、右扑翼驱动模块的右扑翼电机驱动器、所述通信模块的输入端；

所述主控模块的输入端分别连接所述左扑翼驱动模块的左扑翼编码器信号转换器、所述右扑翼驱动模块的右扑翼编码器信号转换器、所述通信模块的输出端、所述电源模块的输出端；

所述电源模块的输出端还分别连接所述左扑翼驱动模块的输入端、所述右扑翼驱动模块的输入端、所述通信模块的输入端；所述通信模块的输入端还连接上位机；

所述主控模块通过所述RS485RTU通讯模块实时接收所述上位机发送的偏航控制命令和偏航参数以及减速控制命令和速度参数(v_t,v_i)，并分别用于转弯模式下和减速模式下的实时控制；其中，表示水下机器人所设定的偏航角和表示水下机器人实时反馈的当前偏航角，且所述偏航角为水下机器人前进方向与地面垂直投影在世界坐标系下的偏离角度；为负代表向左转弯，为正代表向右转弯；v_t表示水下机器人所设定的速度和v_i表示水下机器人的实时速度；

收到所述减速控制命令时，执行减速模式实时控制为：

若所述设定的速度v_t≥实时速度v_i时，则判断为无需减速，左扑翼电机和右扑翼电机处于原始位置且无动作；

若所述设定的速度v_t＜实时速度v_i时，则判断为需要减速，所述主控模块利用式(1)计算出双侧扑翼展开的角度θ_v，同时控制所述左扑翼驱动模块和右扑翼驱动模块分别将两侧扑翼匀速展开至角度θ_v的位置；同时，所述左扑翼内置编码器与右扑翼内置编码器分别采集左扑翼驱动电机和右扑翼驱动电机的位置信号并相应经过左扑翼编码器信号转换器和右扑翼编码器信号转换器的转换放大处理后反馈至所述主控模块，使得所述主控模块根据反馈的位置信号对左扑翼驱动电机和右扑翼驱动电机进行闭环运动控制，以达到角度θ_v的位置；从而在双侧扑翼受力均匀的作用下，所述水下机器人减速至所设定的速度v_t，并将减速完成信号反馈至上位机；

式(1)中：Δv为根据速度控制参数(v_t,v_i)在比例-积分控制器下计算出实时速度v_i与设定的速度v_t的比例系数；v_max、v_min分别为水下机器人的最大和最小运行速度；θ_max为扑翼展开的最大角度。