[发明专利]一种用于管道探伤的水下机器人

权利要求书

1.一种用于管道探伤的水下机器人，包括结构系统、自动驾驶系统和探测系统；其特征在于，

所述结构系统包括载体框架、浮力材料、耐压外壳、推进器和电池；浮力材料填充于载体框架内，耐压外壳包裹在载体框架外侧，载体框架的末端设推进器，电池设于载体框架的内部空腔；

所述自动驾驶系统设于载体框架内部，包括自动驾驶模块、自主导航模块、电机驱动模块、传感器模块、通讯模块、应急模块和通信电子线路；各模块和电路的连接关系是：自动驾驶模块通过通信电子线路分别连接自主导航模块、电机驱动模块、传感器模块、通讯模块、应急模块，实现数据通信和供电；其中，自动驾驶模块设有电磁继电器，用于控制自主导航模块、传感器模块、通讯模块和应急模块的供电电源通断；

所述探测系统设于载体框架上，包括摄像机、红外传感器、照相机、角速率陀螺仪、加速度计、声学多普勒计程仪、姿态传感器、DSP、FPGA以及至少两个磁力计，各设备分别通过信号线连接至自动驾驶模块；且DSP分别与两个磁力计相连，FPGA分别与摄像机、红外传感器和照相机相连；

所述自动驾驶模块中包括机动控制器；机动控制器的垂直面的纵倾力矩控制输出量通过下述公式计算获得：

τ_M＝K_pθ2(θ-θ_d)+K_dθ2q+BG_zW sinθ

上述公式中：

τ_M是垂直面的纵倾力矩，是控制输出量；

θ是水下机器人的当前纵倾角，θ_d是水下机器人当前的目标纵倾角，两者均为水下机器人的状态量，能通过水下机器人的姿态传感器测量和计算得到；

(θ-θ_d)是水下机器人的纵倾角误差，q是水下机器人的垂直角速率，两者为控制输入量；

K_pθ2是水下机器人的纵倾角误差系数，K_dθ2是水下机器人的垂直角速率系数，BG_zW sinθ是水下机器人的重力/浮力垂直静力矩，三者能通过试验测定获得，是已知参数。

2.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述自动驾驶模块中包括升降控制器；升降控制器的控制输出量通过下述公式计算获得：

F=Kp(D-Dd)+KdΔDΔt+KI∫(D-θd)dt]]>

其中，F是垂直面的升降力，是控制输出量；

D是水下机器人的当前深度，D_d是水下机器人当前的目标深度，两者是水下机器人的状态量，能通过水下机器人的深度传感器测量和计算得到；

(D-D_d)是水下机器人的深度误差，是水下机器人的升降速率，两者是控制输入量；

K_p是水下机器人的深度误差系数，K_d是水下机器人的垂直角速率系数，K_I是水下机器人的深度误差积分系数，∫(D-θ_d)dt是深度误差积分，均能通过试验测定获得，是已知参数。

3.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述推进器有三个，且相互之间的连线构成等边三角形。