[发明专利]一种扑翼式仿生转向控制装置

说明书

本发明公开了一种扑翼式仿生转向控制装置，包括主控模块、左扑翼驱动模块、右扑翼驱动模块、通信模块、电源模块；主控模块的输出端分别连接着左扑翼驱动模块的输入端、右扑翼驱动模块的输入端、通信模块的输入端，主控模块的输入端分别连接着左扑翼驱动模块的输出端、右扑翼驱动模块的输出端、通信模块的输出端、电源模块的输出端，电源模块的输出端还分别连接着左扑翼驱动模块的输入端、右扑翼驱动模块的输入端、通信模块的输出端，通讯模块输入端连接着上位机。本发明能提高水下机器人在低速巡航和转向时效率和灵活性，从而为丰富水下机器人的转向技术以及突破水下机器人的灵活转向技术的瓶颈提供新的思路。

技术领域

本发明涉及水下仿生机器人领域，具体是一种扑翼式仿生转向控制装置。

背景技术

水下机器人的高机动性是满足海洋环境研究、海底资源勘探和海防需求的重要指标。转向机构是实现水下机器人高机动性的关键机构。目前水下机器人主要采用螺旋桨推进器结合舵面的偏转或者矢量推进方式来产生机动控制力。在低速运行时，螺旋桨处于非全程旋转的工作状态，其效率将显著降低，并且会产生难以预测的流体脉冲，控制精度较低。而矢量推进方式的成本高昂、技术复杂、对本体结构和控制系统要求较高。加之水下地形、环境复杂，存在暗流、浪、涌等多种不确定因素、非线性耦合、噪声干扰等扰动因素，造成转向控制的难度大。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种设计简单、控制方便、低成低的扑翼式仿生转向控制装置，以期能提高水下机器人在低速巡航和转向的效率和灵活性，从而为丰富水下机器人的转向技术以及提高水下机器人低速航行时的机动性奠定基础。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种扑翼式仿生转向控制装置的特点在于，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。

本发明所述扑翼式仿生转向控制装置的特点也在于，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；