[发明专利]水下机器人控制系统及动力定位方法

摘要

本发明公开了一种水下机器人控制系统及动力定位方法，提供一种能够实现浮游和爬行两种功能的模块化控制系统，以及一种能够提高水下机器人稳定性的基于自适应无迹卡尔曼滤波状态观测器和多变量、多模态快速非奇异终端滑模控制器的水下机器人动力定位方法。所采用的自适应无迹卡尔曼滤波算法，在外界干扰、加速度的物理特性和人为操纵等因素影响的情况下跟踪滤波效果更好，关于不确定模型的鲁棒性较好，状态估计精度高；使得水下机器人在推进器推力范围内能够更加快速、平稳地到达指定地点并且在靠近目标位置附近区域，推力补偿可以适当减小，以便水下机器人可以进行微小调节，确保定位精度。

主权项

一种水下机器人控制系统，其特征在于，包括水面控制系统、水下控制系统，所述水面控制系统放置在岸边或者母船上，水下控制系统安装在水下检测与作业机器人上；所述水面控制系统包括水面控制台、水面通信收发器、脐带缆、VR眼镜，所述水面控制台与水面通信收发器相连，所述VR眼镜与水面控制台相连，所述水面通信收发器与脐带缆相连；所述水下系统包括水下通信收发器、ARM9主控制器、ARM‑M0从控制器、水下供电模块、电源安全检测模块、漏水检测模块、一号低压电源、通信模块、二号低压电源、下载口、云台摄像头、传感器模块、水下灯、机械手、推进器控制模块；所述水下通信收发器与脐带缆相连，接收来自水面控制系统的控制信息，所述ARM9主控制器与水下通信收发器相连，所述水下供电模块与水下通信收发器、ARM9主控制器、ARM‑M0从控制器、电源安全检测模块、漏水检测模块、一号低压电源、通信模块、二号低压电源、云台摄像头、传感器模块、水下灯、机械手、动力推进模块相连，所述水下供电模块给水下控制系统供电，推进器控制模块接收ARM‑M0从控制器的速度和方向信息，驱动螺旋桨旋转，水下灯和机械手接收来自ARM‑M0从控制器的信号，云台摄像头直接通过水下通信收发器接收水面控制台的信息，电源检测模块和漏水检测模块检测机器人内部环境信息及电源信息发送给ARM‑M0从控制器，并作数据存储，传感器模块采集深度、导航、姿态、声呐数据传输给ARM9主控制器进行控制；所述ARM9主控制器通过ARM‑M0从控制器采集水下系统各单元数据，经由水下通信收发器发送到水面控制系统。