一种自主式水下机器人的水面控制台制造技术

本发明专利技术公开了一种自主式水下机器人的水面控制台，属于水下机器人技术领域。主要包括箱盖，显示器，AD采集模块，继电器，无线电模块，WIFI模块，电源模块，工控机。水下机器人在水面运动时，水面操控系统通过无线电获取水下机器人在水面的运动位置和姿态，通过北斗模块与卫星实现通讯，获取当前的控制台和机器人位置，并通过控制台所处位置的相对位置确定机器人位置。同时，水下机器人通过无线电与水面操控系统进行通讯，实现水下机器人向控制台反馈其运动信息以及控制台对水下机器人进行控制的双向通讯。硬件部分采用模块化安装，即各种电源模块，功能模块分层安装，内部构造简洁清晰，方便拆卸与修理。

Water control platform for an autonomous underwater vehicle

The invention discloses a water surface console for autonomous underwater vehicles, which belongs to the technical field of underwater robots. It mainly includes box cover, display, AD acquisition module, relay, radio module, WIFI module, power module and industrial control computer. When the underwater robot moves on the water surface, the water surface control system obtains the motion position and posture of the underwater robot through the radio, communicate with the satellite through the Beidou module, obtain the current console and robot position, and determine the position of the robot by the relative position of the position of the console. At the same time, the underwater robot communicates with the water surface control system to realize the feedback of the motion information from the underwater robot to the console and the control of the underwater robot by the console. The hardware part adopts modular installation, that is, all kinds of power modules, functional modules are installed in layers, and the internal structure is concise and clear, which is convenient for disassembly and repair.

【技术实现步骤摘要】
一种自主式水下机器人的水面控制台
本专利技术属于水下机器人
，具体涉及一种自主式水下机器人的水面控制台。
技术介绍
21世纪人类将面临人口膨胀和生存空间有限的矛盾，陆地资源枯竭和社会生产需要增长的矛盾，以及生态环境恶化和人类发展的矛盾这三大挑战。占地球表面积71％的海洋，是一个富饶而远未得到开发的宝库，它作为人类的蓝色国土，是生物资源、能源、水资源和金属资源的战略性开发基地，是最有发展潜力的空间，它关系到人类的生存和发展，对我国经济与社会发展起着巨大的支撑作用。水下机器人作为人类探索和开发海洋的工具，将在海洋这一领域发挥重要的作用。水下机器人的研究和广泛应用对于充分利用自然资源，发展国民经济具有十分重要的现实意义。水下机器人在世界范围内的应用领域已经不断扩大，如海洋研究、科学考察、海洋开发和水下工程等。在民用方面，水下机器人主要应用于海洋环境监测、海洋地球科学数据采集和海底资源调查等方面。随着能源、水声通信、传感器、导航定位、自主控制等技术的不断发展，水下机器人在科学研究(海底地形测绘、海洋学研究、水文地理研究、水道测量研究、环境监测)和商业应用(海底资源调查、石油天然气管线检查、海底电缆光缆检查敷设、水下工程检查)等方面将会有更加广阔的应用前景。在军事方面，以美国为代表的西方发达国家越来越强调战争中的零伤亡。这使得无人武器系统在未来战争中的重要性迅速提高，并且其潜在的作战效能越来越明显。作为无人武器系统重要组成部分的智能水下机器人能够以水面舰船或潜艇为基地，在数百里的水下空间自主完成环境探测、目标识别、情报收集和数据通讯，从而大大地扩展了水面舰船或潜艇的作战空间，它将成为未来水下战争中争夺信息优势、实施精确打击与智能攻击、完成战场中特殊作战任务的重要手段之一。水下机器人是人工智能、自动控制、模式识别、信息融合与理解、系统集成等技术的集成体，其系统本身具有非线性、强耦合、时变、不确定性等特点，再加上海洋环境的复杂多变和不可预测性，因此，充分了解水下机器人系统的特性并设计满足不同控制要求的控制器来保证它稳定、安全、准确地工作是至关重要的随着计算机技术、人工智能技术、微电子技术、小型导航设备、指挥与控制硬件、逻辑与软件技术的突飞猛进，自主式水下机器人得到了大力发展，摆脱了系缆的牵绊，在水下作业方面更加灵活，该技术日益受到各国海洋技术部门的重视。自主式水下机器人具有活动范围大、机动性好、安全、隐蔽性好、成本低等优点，成为完成各种水下任务的重要工具。在民用领域，可用于铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工，水下设备维护与维修等；在军用领域则可用于侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等。由于浪和流等的影响导致水上环境的复杂多变，存在着许多的不确定因素，因此实现工作人员对水面工作机器人进行准确的控制和定位是很重要的。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供可用于显示小型自主式水下机器人在水中实时运动姿态以及位置信息并能对其运动进行控制的一种自主式水下机器人的水面控制台。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：一种自主式水下机器人的水面控制台，包括箱盖，显示器，电源线接口，北斗供电接口，北斗定位系统接口，WIFI接口，外接无线电接口，USB接口，网线接口，扩展串口，电源开关，无线电开关，北斗开关，WIFI开关，下位机开关，隔离开关，风扇口，工业键盘，线缆存放槽，AD采集模块，继电器，无线电模块，WIFI模块，电源模块，工控机，无线电接收天线通过外接无线电接口与控制台相连，控制台内部与无线电模块连接，经串口连接与工控机连接；外接北斗模块通过北斗供电接口、北斗信号接口与控制台相连，控制台内部通过串口与工控机连接；WIFI接收天线通过WIFI接口与控制台连接，控制台内部与WIFI模块连接，通过网络与工控机连接。下位机开关，隔离开关与AD采集模块连接，并通过串口与工控机连接以控制下位机和隔离电源的上下电。自主式水下机器人水面控制台的组成包括：其硬件设备主要有一台水面工控机，无线电收发模块，AD采集模块，WIFI模块，北斗模块和电源模块；水面操控系统通过无线电与水下机器人进行通信，获取水下机器人的姿态和位置信息，同时控制台与工控机实现通讯，对水下机器人进行控制。水下机器人在水面运动时，水面操控系统通过无线电获取水下机器人在水面的运动位置和姿态。水下机器人和控制台通过自身装备北斗模块与卫星实现通讯，获取当前的控制台和机器人位置，并通过控制台所处位置的相对位置确定机器人位置。同时，水下机器人通过无线电与水面操控系统进行通讯，实现水下机器人向控制台反馈其运动信息以及控制台对水下机器人进行控制的双向通讯。水面主控计算机采用WindowsXP操作系统，利用VC++进行编程，建立控制平台，实时显示机器人姿态、位置，电池电量，各种传感器数据等信息，并向机器人发布控制指令。在机器人与控制台距离较近时，还可通过WIFI网络连接到机器人PC104控制板上，向机器人发送控制规划指令或者在线修改控制程序，也可以将机器人传感器的数据进行打包下载到控制台进行数据分析。本专利技术的有益效果在于：本专利技术是对自主式水下机器人进行运动控制和状态反馈的水面控制台系统，水面控制台可以通过无线电对水面的机器人进行运动控制并取当前水下机器人的运动姿态和位置，水下机器人在水下环境则是自主控制。本专利技术的软件界面简洁清晰，所有传感器数据以及机器人位姿信息直观的体现在软件界面。在水面调试时，可以通过WIFI通讯进行在线的程序调整以及数据下载，不需要回收开舱；同时，也可通过手柄对机器人进行更加灵活的控制。在水下作业时，通过上位机软件界面可以直观的看到四周的障碍物距机器人的距离，距离过近时机器人会进行自主规避，防止撞到障碍物造成危险。本专利技术硬件部分采用模块化安装，即各种电源模块，功能模块分层安装，内部构造简洁清晰，方便拆卸与修理。软件部分采用Windows与VC++结合，不仅程序具有通用性，对于不同的潜水器，只需简单修改就可以方便的移植大部分程序代码，既可以调高系统可靠性，又可以缩短项目的开发周期。附图说明图1是本专利技术的水面控制台的硬件设备图；图2是本专利技术的电路走线示意图；图3是本专利技术的信息通讯示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：实施例一：一种自主式水下机器人的水面控制台，包括箱盖1，显示器2，电源线接口3，北斗供电接口4，北斗信号接口5，WIFI接口6，外接无线电接口7，USB接口8，网线接口9，扩展串口10，电源开关11，无线电开关12，北斗开关13，WIFI开关14，下位机开关15，隔离开关16，风扇口17，工业键盘18，线缆存放槽19，AD采集模块20，继电器21，无线电模块22，WIFI模块23，电源模块24，工控机25；箱盖1，显示器2位于水面控制台的上部；电源线接口3，北斗供电接口4，北斗信号接口5，WIFI接口6，外接无线电接口7，USB接口8，网线接口9，扩展串口10依次排成一排安装在水面控制台侧面；电源开关11，无线电开关12，北斗开关13，WIFI开关14，下位机开关15，隔离开关16排成一排安装在水面控制台侧面；风扇口17有两个，对称的分布在面板两侧；工业键盘18，线缆存放槽19安装在水面控制台侧面中央位置；AD采集模块20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自主式水下机器人的水面控制台，其特征在于：包括箱盖(1)，显示器(2)，电源线接口(3)，北斗供电接口(4)，北斗信号接口(5)，WIFI接口(6)，外接无线电接口(7)，USB接口(8)，网线接口(9)，扩展串口(10)，电源开关(11)，无线电开关(12)，北斗开关(13)，WIFI开关(14)，下位机开关(15)，隔离开关(16)，风扇口(17)，工业键盘(18)，线缆存放槽(19)，AD采集模块(20)，继电器(21)，无线电模块(22)，WIFI模块(23)，电源模块(24)，工控机(25)；箱盖(1)，显示器(2)位于水面控制台的上部；电源线接口(3)，北斗供电接口(4)，北斗信号接口(5)，WIFI接口(6)，外接无线电接口(7)，USB接口(8)，网线接口(9)，扩展串口(10)依次排成一排安装在水面控制台侧面；电源开关(11)，无线电开关(12)，北斗开关(13)，WIFI开关(14)，下位机开关(15)，隔离开关(16)排成一排安装在水面控制台侧面；风扇口(17)有两个，对称的分布在面板两侧；工业键盘(18)，线缆存放槽(19)安装在水面控制台侧面中央位置；AD采集模块(20)，继电器(21)，无线电模块(22)，WIFI模块(23)，电源模块(24)，工控机(25)组成控制系统，位于水面控制台的内部。...

【技术特征摘要】
1.一种自主式水下机器人的水面控制台，其特征在于：包括箱盖(1)，显示器(2)，电源线接口(3)，北斗供电接口(4)，北斗信号接口(5)，WIFI接口(6)，外接无线电接口(7)，USB接口(8)，网线接口(9)，扩展串口(10)，电源开关(11)，无线电开关(12)，北斗开关(13)，WIFI开关(14)，下位机开关(15)，隔离开关(16)，风扇口(17)，工业键盘(18)，线缆存放槽(19)，AD采集模块(20)，继电器(21)，无线电模块(22)，WIFI模块(23)，电源模块(24)，工控机(25)；箱盖(1)，显示器(2)位于水面控制台的上部；电源线接口(3)，北斗供电接口(4)，北斗信号接口(5)，WIFI接口(6)，外接无线电接口(7)，USB接口(8)，网线接口(9)，扩展串口(10)依次排成一排安装在水面控制台侧面；电源开关(11)，无线电开关(12)，北斗开关(13)，WIFI开关(14)，下位机开关(15)，隔离开关(16)排成一排安装在水面控制台侧面；风扇口(17)有两个，对称的分布在面板两侧；工业键盘(18)，线缆存放槽(19)安装在水面控制台侧面中央位置；AD采集模块(20)，继电器(21)，无线电模块(22)，WIFI模块(23)，电源模块(24)，工控机(25)组成控制系统，位于水面控制台的内部。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国成，孙玉山，徐昊，贾晨凯，封飞翔，王子楷，吴凡宇，程俊涵，陈庆龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23