[发明专利]一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统

说明书

本发明涉及一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统。本系统包括控制子系统、图像处理子系统、激光通信子模块和数据融合模块。所述控制子系统连接激光通信模块和数据融合模块而与图像处理子系统通过CAN转换器实现CAN总线高速通信，两个子系统对数据并发地进行处理，实现对水下机器人实时并发控制。本发明能够解决水下机器人在恶劣的水下环境工作时，由于湍急水流以及暗涌等外界因素的影响，使得自身姿态信息无法准确测量或无法与外界通信以致无法正常通行，工作受限等问题。

技术领域

本发明涉及一种水下机器人实时并发控制系统，特别地涉及一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统。

技术背景

水下机器人作为一种特殊用途的机器人，可以对各类水域中(湖泊、海洋、下水道、小沟等)的基础设备进行维护与检修以及在对未知水域的探索中起着很大的作用，它的应用前景相当广泛。目前所研究的水下球形机器人控制系统的控制方式主要分为两种：一种是以飞轮改变姿态为主，利用多个飞轮的扭矩平衡，以及飞轮扭矩的差动使球壳旋转，从而改变球壳的姿态，通过单一喷水来实现机器人的运动转换，这种机器人控制系统在实时性能方面存在一定的缺陷，因为数据计算量较大，实时计算方面存在很大的问题；另一种是利用外置螺旋桨推进器的组合来改变机器人的姿态，这种控制系统由于机器人表面不光滑从而容易导致在复杂的水下环境的交互过程中受到干扰。在湍急水流的小管道、水下狭小区域等情况下，上述控制系统在稳定性能方面存在很大的缺陷，所以迫切需要一种能在湍急水流，存在暗涌等水下环境中进行工作的水下机器人实时并发控制系统，保证机器人适应于复杂环境下的工作，从而更好地完成某些特定的任务。本发明在先申请发明专利中给出的六自由度眼球型水下机器人包括机器人上半球壳、四个相同的分流阀、两个相同的Y形塑料导管、下半球壳、三个相同的双向离心泵、四个相同的控制电机、两个大口径槽、一个中口径槽、七个小口径槽、摄像头、和喷水口。该机器人四个相同的分流阀采用康达效应阀，四个相同的控制电机采用小型直流电机；四个相同的分流阀与三个相同的双向离心泵、两个相同的Y型塑料导管组合成具有12个喷水口的多轴喷水系统，两两喷水口之间的配合实现6个自由度运动。

发明内容

本发明的目的在于解决在小管道、水下狭小空间以及水流暗涌等区域情况下，普通水下机器人由于湍急水流的复杂作用力，暗涌的强冲击等外界因素的影响，以及水下通信的带宽窄，受环境等因素影响大，可适用的载波频率低，传输的延迟性高等特点，导致机器人无法控制自身的姿态以及与外界保持通信等问题，本发明提供一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统，该系统是一种自适应闭环控制系统，其中机器人姿态测量系统作为并发控制系统的前馈模块，视觉测量系统作为并发控制系统的反馈模块，双向离心泵和阀的组合作 为执行机构，从而根据需要来实时改变六自由度眼球型水下机器人的姿态。

为达到上述目的，本发明的构思是：