[发明专利]水下结构物检测机器人控制系统及运动控制方法

摘要

本发明公开了一种水下结构物检测机器人控制系统及运动控制方法。水面系统包含水面控制台，水面通信收发器，脐带缆，水下系统包含水下通信收发器，供电单元，嵌入式微控制器，动力推进单元，视觉照明单元，运动切换单元，安全保护单元，传感器单元。各功能模块采用模块化设计，方便安装与拆卸，水面控制台具有紧急拍停功能，配备了无线连接的平板电脑，可以实现移动化监控；通信方式多样，数据量丰富；运动切换单元支持浮游和爬行两种运动方式切换；拥有数据存储、电压电流检测等可靠的安全保护。本发明基于广义预测PID控制算法的运动控制方法，有效减少系统能源消耗，降低元器件负载，更加方便和稳定地控制机器人。

主权项

一种水下结构物检测机器人控制系统，包括水面系统、水下系统，所述水面系统放置在岸边或者母船上，水下系统安装在水下结构物检测机器人上；所述水面系统包括水面控制台(1)、水面通信收发器(2)、脐带缆(3)，所述水面控制台(1)与水面通信收发器(2)相连，所述水面通信收发器(2)与脐带缆(3)相连；所述水下系统包括水下通信收发器(4)、供电单元(5)、嵌入式微控制器(6)、动力推进单元(7)、视觉照明单元(8)、运动切换单元(9)、安全保护单元(10)、传感器单元(11)；所述水下通信收发器(4)与脐带缆(3)相连，接收来自水面系统的控制信息，所述嵌入式微控制器(6)与水下通信收发器(4)相连，所述供电单元(5)、动力推进单元(7)、视觉照明单元(8)、运动切换单元(9)、安全保护单元(10)、传感器单元(11)分别与嵌入式微控制器(6)相连，所述供电单元(5)给水下系统供电，动力推进单元(7)接收嵌入式微控制器(6)的速度和方向信息，驱动螺旋桨旋转，视觉照明单元(8)采集视频以及接收来自嵌入式微控制器(6)的云台和照明灯信号，运动切换单元(9)用以改变水下机器人的运动方式，安全保护单元(10)检测机器人内部环境信息发送给嵌入式微控制器(6)，并作数据存储，传感器单元(11)采集深度、导航、姿态、声呐数据传输给嵌入式微控制器(6)进行控制；所述嵌入式微控制器(6)采集水下系统各单元数据，经由水下通信收发器(4)发送到水面系统；其特征在于，所述运动切换单元(9)包括上部磁性接近开关(901)、下部磁性接近开关(902)、步进电机(903)、磁铁(904)、滑台(905)、丝杠(906)、导轨(907)；所述左侧纵向电机(706)和右侧纵向电机(707)安装在一个可以垂直活动的滑台(905)上，步进电机(903)与滑台(905)通过丝杠(906)连接，可以驱动滑台(905)沿导轨(907)上下垂直移动，上部磁性接近开关(901)与下部磁性接近开关(902)分别安装在固定滑台架子的上部和下部，通过滑台上部和下部的磁铁(904)检测滑台(905)位置，判断切换爬行和浮游状态，实现运动切换功能。