[发明专利]一种模块化的自主式水下机器人系统

说明书

本发明涉及一种模块化的自主式水下机器人系统，包括通过公共总线连接的主控导航模块、能源模块和推进模块；所述主控导航模块包括导航传感器、主控制器、GPS、多普勒计程仪、压力传感器和无线电接收机；所述能源模块，包括电池组和电池管理单元；所述推进模块，该模块包括驱动控制器，主推进器和舵机。本发明通过功能的模块化划分，提高了软件开发者的开发效率；简化了系统架构，缩短了研发周期；通过模块化后，提高了控制系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，具体地说是一种模块化的自主式水下机器人系统。

背景技术

近几年来，海洋经济开发在世界各国得到了重视，自主式水下机器人具有高效作业率，长航程、智能化水平高等显著优势，在海洋开发，地质勘探、油气检测等领域得到了越来越广泛的应用。

水下机器人已经成为了一个复杂的多学科交叉的技术领域，它继承了能源控制、电机控制、声学探测、智能控制、数据融合、导航通信等等技术，根据不同的应用需求，水下机器人的设计也千差万别，这样造成了水下机器人的零件重复性开发，效率低下。因此，对水下机器人的模块化设计，是提高效率、缩短研发周期的重要方法，具有重大的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种模块化的自主式水下机器人系统，解决水下机器人的应用需求广泛，设计也千差万别，造成了水下机器人的零件重复性开发，效率低下的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种模块化的自主式水下机器人系统，包括通过公共总线连接的主控导航模块、能源模块和推进模块；

所述主控导航模块包括导航传感器、主控制器、GPS、多普勒计程仪、压力传感器和无线电接收机；其中导航传感器，设置于舱体内部，连接主控制器，采集自主水下机器人的姿态信号发送到主控制器；压力传感器，设置于舱体外部，采集自主水下机器人周围的压力信号，发送到主控制器；多普勒计程仪设置于舱体外部，连接主控制器，采集对底速度和对流速度发送到主控制器；无线电接收机连接主控制器，接收自主水下机器人位置、速度和艏向信息，发送给岸基管理系统；主控制器，根据接收到的水下机器人位置、姿态、深度和速度信息，进行数据融合，完成岸基管理系统的航迹规划；

所述能源模块，包括电池组和电池管理单元；所述电池管理单元通过CAN 总线连接主控导航模块的主控制器，接收主控制器发送的控制信号，电池管理单元连接电池组，根据接收到的控制信号向电池组发出电源控制信号，对电池组进行容量检测、温度检测和过流/过压检测，并采集电池状态信息后通过CAN 总线发送给主控制器；所述电池组，其输出端连接电源总线，向主控导航模块和推进模块输出电能；

所述推进模块，该模块包括驱动控制器，主推进器和舵机，所述驱动控制器通过CAN总线连接主控导航模块的主控制器，接收主控制器发送的控制信号，驱动控制器连接舵机，根据接收到的控制信号发送驱动控制信号给舵机，对舵机进行驱动控制，并接收舵机的反馈信号通过CAN总线发送给主控制器；驱动控制器连接主推进器，接收到的控制信号发送驱动控制信号给主推进器，对主推进器进行驱动控制，并接收主推进器的反馈信号给主控制器。

所述舵机包括水平舵机和垂直舵机；水平舵机包括左水平舵机和右水平舵机；垂直舵机包括上垂直舵机和下垂直舵机。

所述公共总线包括电源总线、CAN总线和网络总线，

所述导航传感器为具有三轴加速度、三轴陀螺仪的磁传感器。

所述主控导航段还包括无线网桥，通过路由器与主控制器连接，用于水下机器人与岸基管理系统之间的无线网络通信，完成使命下载、航迹规划和数据上传任务；示位频闪灯，设置于舱体外部，在接收到报警信号时进行频闪。

还包功能扩展模块，通过网络总线连接路由器，接入主控导航模块，用于扩展外接设备。