[发明专利]一种基于手机蓝牙技术的水下机器人控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，具体来说是一种基于手机蓝牙技术的水下机器人控制系统。

背景技术

目前，水下机器人大多采用自治或者有缆控制模式。自治模式，多用在无缆机器人上，机器人按照事先设定或者根据不定时接收到的上位机指令进行水下作业，这样就不能实时地获取水下信息和控制机器人；而有缆模式，就是机器人通过与水面母船相连的脐带缆获得动力，并与母船上的上位机进行数据传输和人机交互，它可以实现对机器人的实时控制，但其活动受到脐带缆的制约，特别是复杂水下环境下容易造成缠绕事故，灵活性不够。

Android是一种以Linux内核为基础的开源操作系统，主要用于智能手机、平板电脑等移动设备。Android开发，以JAVA为主要编程语言，API接口丰富，开发较为便捷灵活。Android手机，基于Android操作系统，具有强大的运算能力和友好的用户界面，支持语言通讯、GPS定位、拍照、蓝牙、WIFI、GPRS等功能，满足各种复杂数据处理、实时数据更新、数据收集保存检索等需求，在工业生产作业中作为新的手持数据终端，它起着不可替代的作用。

发明内容

本发明针对现有水下机器人在自治模式下实时性的不足和有缆模式中灵活性上的限制,提供一种基于手机蓝牙技术的水下机器人控制系统，该系统不仅能便携实时地控制水下机器人和获取水下机器人的信息，而且能保证其灵活性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于手机蓝牙技术的水下机器人控制系统，包括：设于水下机器人载体内的处理系统、封装在浮标内的蓝牙装置、手机上的水下机器人控制端；其中手机上的水下机器人控制端通过封装在浮标内的蓝牙装置与水下机器人通讯，浮标与水下机器人通过零浮力缆连接进行数据传输，水下机器人与零浮力缆用水密接插件连接，实现干插拔；

所述的设于水下机器人载体内的处理系统由主控板、姿态控制板、深度传感器、电源模块以及推进模块等组成；主控板，作为系统的控制中心，由嵌入式微处理器及其外围电路组成，包括：嵌入式微处理器、串行通信UART、模数转换A/D、输入输出IO口、电源电路等，其中：串行通信UART分别与浮标内的蓝牙模块、姿态控制板相连，模数转换A/D与深度传感器相连，输入输出IO口与伺服驱动器相连，电源电路为主控板提供工作电压，并获取电源的电量信息；姿态控制板将嵌入式微处理器、三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计集为一体，用来获取水下机器人载体内温度和姿态信息(横摇、纵倾和航向等)；深度传感器用来获取水下机器人所处的深度；电源模块包括直流电源、电量检测电路、换压电路、充电电路、系统开关装置等，为主控板、姿态控制板、深度传感器、推进模块以及蓝牙装置供电；推进模块包括伺服电机、伺服驱动器和螺旋桨等，分为六个独立舱室，对称分布，实现水下机器人上升、下潜、横滚、纵倾和转轴五个自由度的运动，其中伺服驱动器内设有编码器电路，用来反馈螺旋桨的转速和转向；所述的蓝牙装置可采用水晶滴胶将其封装在可由有机玻璃管制作的浮标内，蓝牙与处理系统主控板采用串口通信方式，其中：手机上的水下机器人控制端通过蓝牙装置向处理系统主控板传送指令，采用串口中断方式；处理系统主控板通过蓝牙装置向手机上的水下机器人控制端发送数据，采用定时器中断方式。

所述的水下机器人控制端，基于Android2.3或更高版本的手机，主界面由显示区和日历、天气、地图、拍照、记录、设置、电池状态以及蓝牙状态等图标组成，其中：显示区实时显示水下机器人自身姿态、所处深度、载体内温度以及手机所处方位；日历、天气、地图等图标，用于保存水下机器人的操作日期、当前天气和所处位置；拍照图标，用于调用手机系统中自带的拍照功能；记录图标，用于保存水下机器人的自身姿态、所处深度等信息；设置图标，用于设定水下机器人的运动状态，实现遥控功能；电池状态图标，显示水下机器人中的电源状态以及电量；蓝牙状态图标，显示蓝牙的连接状况和信号强度。

本发明涉及一种基于上述系统的控制方法：一方面，手机上的水下机器人控制端通过水面蓝牙向水下机器人发送目标深度、目标姿态等控制指令，处理系统主控板响应串口中断，接收目标深度、目标姿态等信息，并根据深度传感器获取到的水下机器人实际深度以及姿态控制板获取到的实际姿态来控制螺旋桨的转速及转向，最终实现水下悬停、定深等功能；另一方面，处理系统主控板通过水面蓝牙将水下机器人的自身姿态、所处深度、载体内温度以及电源状态等数据发送到手机上控制端，实时显示。