[发明专利]一种通用无人潜水器及其仿真软件平台

说明书

本发明涉及一种通用无人潜水器及其仿真软件平台，无人潜水器包括底板，底板上方设有两个密封舱，第一密封舱放置锂电池，第二密封舱放置相机云台与IMU模块、通信控制系统，无人潜水器的前、后、上方各装有两个推进器，底板下方设有DVL和测深声呐传感器，两侧支撑挡板中间设有浮力架及浮力块；仿真软件平台包括：创建无人潜水器三维模型；创建仿真环境的海底三维模型；创建两个可视化窗口，用于实时观察无人潜水器运动状态及其周围水域环境，以及相机云台录像、机器人运动轨迹和测深声呐图像。该无人潜水器设计合理，通用性强，该仿真软件平台可对无人潜水器运动状态进行三维动态仿真，实现轨迹追踪、海底地形测绘和周围场景的实时获取及全程可视化。

技术领域

本发明属于水下机器人领域，具体涉及一种通用无人潜水器及其仿真软件平台。

背景技术

随着水下机器人技术的发展，越来越多的水下机器人应运而生。水下机器人由于其作业任务、通讯方式的不同，种类丰富多样，且水下作业不同于陆地和空中环境可被肉眼直接看到，这就给水下机器人作业方案设计的可行性、准确性造成了一定影响。在水下环境中无线电波及GPS信号在水下衰减很快，无法通过定位系统获取水下机器人实时位姿信息；而且水下机器人在水下航行过程中容易受到暗流、洋流的等不可控因素的影响，容易受到各种不确定的因素影响，操作者无法直接看到机器人的状态及是否到达目标点，对水下机器人的作业方案的正确性的分析产生阻碍。

水下机器人仿真系统可以通过三维动画反应水下机器人实时航行状态、机器人水下航行轨迹的准确性以及机器人周围环境信息，更加直观的验证航行方案的可行性、准确性，可完成对水下结构破损、腐蚀及其物理位置准确性的检查，水下物体的找寻，加快水下机器人定点检查航行方案、测量作业方案的落地。同时为水下机器人开展水下打捞、清理、辅助潜水员等工作的二次开发提供平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用无人潜水器及其仿真软件平台，该无人潜水器设计合理，通用性强，该仿真软件平台可以对无人潜水器全程运动状态进行三维动态仿真，实现轨迹追踪、海底地形测绘和周围场景的实时获取及全程可视化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种通用无人潜水器，包括底板，所述底板上方设有两个密封舱，其中第一密封舱用于放置锂电池，第二密封舱用于放置相机云台与IMU模块、通信、控制系统，所述通用无人潜水器前方、后方、上方各装有两个推进器，底板下方设有DVL和测深声呐传感器，两侧设有支撑挡板，两支撑挡板中间设有浮力架及浮力块。

进一步地，所述底板为中间为圆形的工字形底板，具有四个线性阵列分布的用于安装第一密封舱的螺纹孔以及四个圆周阵列分布的用于安装DVL的螺纹孔；所述底板、支撑挡板材料为铝合金；所述第一密封舱为圆柱形壳体，其材料为铝合金；所述第二密封舱为半球形封头的圆柱形壳体，所述半球形封头为相机云台的观察窗口，其材料为丙烯酸塑料，所述圆柱形壳体材料为铝合金。

进一步地，所述第二密封舱内的上位机通过USB端口与相机云台、测深声呐与IMU连接，DVL通过RS485通讯总线与MODBUS协议实现与上位机的通讯，其中相机云台和IMU模块位于第二密封舱内。

本发明还提供了所述通用无人潜水器的仿真软件平台，包括：

（1）创建所述无人潜水器的三维模型，在推进器坐标系XYZ中，设置X轴方向与旋转轴平行，无人潜水器推进器装配位置处坐标系设为UVW，其中U轴为旋转轴，将无人潜水器本体与推进器进行装配时让X轴和U轴重合，装配完成；进行相关参数设置后导出无人潜水器的模型文件；

（2）创建仿真环境的海底三维模型，导出模型文件；创建文件配置仿真环境的物理属性：流速、水密度、碰撞属性及其相关属性的可视化；

（3）创建两个可视化窗口，分别为可实时观察无人潜水器运动状态及其周围水域环境的三维动画窗口和实时观察到相机云台录像、无人潜水器运动轨迹、测深声呐图像的可视化窗口。