[发明专利]一种面向考古作业的水下机器人及其矢量控制方法

权利要求书

1.一种面向考古作业的水下机器人，其特征在于，包括上位机、耐压控制舱(4)和矢量推进器(5)；

耐压控制舱(4)内设有无线传输模块、控制模块、探测任务模块(7)以及用于提供电源的电源模块，无线传输模块、探测任务模块(7)和电源模块均连接于控制模块，无线传输模块用于控制模块的信号传输；探测任务模块(7)设置于耐压控制舱(4)运行前端或后端，用于采集水下图像信息并将采集的图像信息通过控制模块传输至上位机；

耐压控制舱(4)左右两侧分别设有一个矢量推进器(5)，矢量推进器(5)包括推进器连接座(8)和随动圆罩(12)，推进器连接座(8)与耐压控制舱(4)侧壁密封连接，推进器连接座(8)和随动圆罩(12)通过柔性连接罩(15)密封连接，柔性连接罩(15)内设有与推进器连接座(8)固定连接的侧摆舵机(9)，侧摆舵机(9)通过连接支架(10)连接有滚转舵机(11)，滚转舵机(11)的输出轴与随动圆罩(12)固定连接，随动圆罩(12)的外侧通过推进器安装座(13)固定有推进器(14)，控制模块控制侧摆舵机(9)、滚转舵机(11)和推进器(14)的转动。

2.根据权利要求1所述的一种面向考古作业的水下机器人，其特征在于，耐压控制舱(4)外部固定有支撑框架(6)。

3.根据权利要求2所述的一种面向考古作业的水下机器人，其特征在于，支撑框架(6)包括底板以及设置于底板两侧的侧板，侧板与耐压控制舱(4)以及耐压控制舱(4)两侧的矢量推进器(5)固定连接，底板位于耐压控制舱(4)下端，底板上固定有配重铅块。

4.根据权利要求1所述的一种面向考古作业的水下机器人，其特征在于，耐压控制舱(4)包括透明耐压半球罩和控制舱体，透明耐压半球罩和控制舱体前端密封连接，探测任务模块(7)固定于透明耐压半球罩内。

5.根据权利要求1所述的一种面向考古作业的水下机器人，其特征在于，侧摆舵机(9)的侧摆角δ_r：|δ_r|≤30°；滚转舵机(11)的滚转角δ_e：|δ_e|≤90°。

6.根据权利要求1所述的一种面向考古作业的水下机器人，其特征在于，探测任务模块(7)包括视频采集模块、声纳成像模块和探测灯，视频采集模块和声纳成像模块均固定于耐压控制舱(4)运行前端或后端，用于获取水下地形图像信息，探测灯用于提供光源；声纳成像模块包括声纳处理器电路模块和声纳换能器阵列，用于获取水下图像信息。

7.根据权利要求1所述的一种面向考古作业的水下机器人，其特征在于，控制模块包括Pixhawk飞控控制器和树莓派控制器，Pixhawk飞控内设有姿态传感器，姿态传感器包括陀螺仪、磁强计和加速度计，用于获取矢量推进水下机器人水下运行状态信息，用于考古水下机器人的姿态解算和运动控制，树莓派控制器用于获取探测任务模块采集的图像信息。

8.根据权利要求1所述的一种面向考古作业的水下机器人，其特征在于，侧摆舵机(9)和滚转舵机(11)采用50kg扭矩舵机；推进器(14)采用30N推力无刷水下推进器，推进器工作电压为12—25.2V，满载电流6A，最大工作深度100m。