一种水下机器人导航装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及水下机器人技术领域，提供一种水下机器人导航装置，其包括导航数据采集单元、双口RAM以及导航数据处理单元，其中，导航数据采集单元包括惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组，该惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组完成导航数据的采集，并分别连接传输到单片机，单片机通过双口RAM传递到导航数据处理单元，通过融合多种类型的导航采集器的导航数据，使它们优势互补，通过数字信号处理芯片的滤波融合处理，得到导航数据的最优估计，从而形成精确度较高的导航数据，控制水下机器人进行行驶和定位。

【技术实现步骤摘要】
一种水下机器人导航装置
本技术属于水下机器人
，尤其涉及一种水下机器人导航装置。
技术介绍
随着经济的发展，人类对水下资源的探索和利用越来越广泛，例如资源矿产的开采、水电站、核电站的建设等。水下机器人对人类在海洋石油开发、海洋科学研宄、海洋矿藏勘测开发、海底打捞救生以及核电工业设备测量等方面具有重要的意义，特别是一些狭窄、污染，且具有一定危险性的水域，对水下机器人的需求越来越多。 目前，惯性导航系统是最常见和应用最广泛的导航系统，惯性导航系统在工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不容易受到干扰破坏，但是单独通过惯性导航系统很难满足水下航行所需要的导航精度和定位要求，仅靠提高惯性传感器的性能来提高导航和定位精确度是非常有限的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种水下机器人导航装置，旨在解决现有技术中单独通过惯性导航系统很难满足水下航行所需要的导航精度和定位要求，仅靠提高惯性传感器的性能来提高导航和定位精确度是非常有限的问题。 本技术是这样实现的，一种水下机器人导航装置，所述水下机器人导航装置包括: 导航数据采集单元，所述导航数据采集单元包括惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组，所述惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组分别连接到单片机，所述单片机位于水下机器人的电子舱内； 其中，所述惯性测量件和磁罗盘设置在水下机器人外围框架前端，所述惯性测量件和磁罗盘通过RS232串口与电平转换器连接，所述电平转换器与所述单片机连接； 所述深度计设置在水下机器人外围框架上，所述深度计与所述单片机之间还设有AD转换板； 所述探测声纳包括设置在水下机器人外围框架前端上方的扫描成像声纳和前端下方的避碰声纳，所述扫描成像声纳与所述避碰声纳通过特征提取芯片连接到所述单片机； 所述传感器结构模组包括位于所述水下机器人外围框架前端的激光投射器和激光振镜，所述激光投射器和所述激光振镜通过第一滤波器与所述单片机连接； 所述视觉平台模组包括位于所述水下机器人外围框架前端上部的第一摄像机和位于所述水下机器人外围框架底部的第二摄像机，所述第一摄像机和第二摄像机通过图像处理芯片连接到所述单片机； 所述单片机连接双口 RAM，所述双口 RAM连接导航数据处理单元，所述导航数据处理单元内置于水下机器人的电子舱内； 所述导航数据处理单元包括与所述双口 RAM连接的数字信号处理芯片，所述数字信号处理芯片连接导航计算机，所述导航计算机设有CAN总线接口。 作为一种改进的方案，所述惯性测量件包括分别通过所述RS232接口与所述电平转换器连接的陀螺仪和加速计。 作为一种改进的方案，所述导航数据处理单元还包括与所述数字信号处理芯片连接的FLASH和存储器。 作为一种改进的方案，所述AD转换板与所述深度计之间设有第二滤波器。 由于水下机器人导航装置包括导航数据采集单元、双口 RAM以及导航数据处理单元，其中，导航数据采集单元包括惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组，该惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组完成导航数据的采集，并分别连接传输到单片机，单片机通过双口 RAM传递到导航数据处理单元，通过融合多种类型的导航采集器的导航数据，使它们优势互补，通过数字信号处理芯片的滤波融合处理，得到导航数据的最优估计，从而形成精确度较高的导航数据，控制水下机器人进行行驶和定位。 【附图说明】 图1是本技术提供的水下机器人导航装置的结构示意图； 其中，1-导航数据采集单元，2-惯性测量件，3-磁罗盘，4-探测声纳，5-深度计，6-传感器结构模组，7-视觉平台模组，8-单片机，9-RS232串口，10-电平转换器，Il-AD转换板，12-扫描成像声纳，13-避碰声纳，14-特征提取芯片，15-激光投射器，16-激光振镜，17-第一滤波器，18-第一摄像机，19-第二摄像机，20-图像处理芯片，21-双口 RAM，22-导航数据处理单元，23-数字信号处理芯片，24-导航计算机，25-CAN总线接口，26-陀螺仪，27-加速计，28-FLASH，29-存储器，30-第二滤波器。 【具体实施方式】 为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。 图1示出了本技术提供的水下机器人导航装置的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本技术相关的部分。 在本技术中，水下机器人采用开放式的机械结构和常规的模块化设计，其中，水下机器人外围框架内固定上下两层压力舱，并且设置五个推进器，包括三个垂直方向推进器和两个水平方向推进器，其中，该水下机器人外围框架的前端左右两侧分别设置一个垂直方向的推进器，中部对称设置两个水平方向推进器，后部中间位置设置垂直方向推进器，其中本技术的整体结构是基于该水下机器人的布局设置的，具体如下: 水下机器人导航装置包括: 导航数据采集单元1，所述导航数据采集单元I包括惯性测量件2、磁罗盘3、探测声纳4、深度计5、传感器结构模组6以及视觉平台模组7，所述惯性测量件2、磁罗盘3、探测声纳4、深度计5、传感器结构模组6以及视觉平台模组7分别连接到单片机8，所述单片机8位于水下机器人的电子舱内； 其中，所述惯性测量件2和磁罗盘3设置在水下机器人外围框架前端，所述惯性测量件2和磁罗盘3通过RS232串口 9与电平转换器10连接，所述电平转换器10与所述单片机8连接； 所述深度计5设置在水下机器人外围框架上，所述深度计5与所述单片机8之间还设有AD转换板11 ； 所述探测声纳4包括设置在水下机器人外围框架前端上方的扫描成像声纳12和前端下方的避碰声纳13，所述扫描成像声纳12与所述避碰声纳13通过特征提取芯片14连接到所述单片机8 ； 所述传感器结构模组6包括位于所述水下机器人外围框架前端的激光投射器15和激光振镜16，所述激光投射器15和所述激光振镜16通过第一滤波器17与所述单片机8连接； 所述视觉平台模组7包括位于所述水下机器人外围框架前端上部的第一摄像机18和位于所述水下机器人外围框架底部的第二摄像机19，所述第一摄像机18和第二摄像机19通过图像处理芯片20连接到所述单片机8 ; 所述单片机8连接双口 RAM21，所述双口 RAM21连接导航数据处理单元22，所述导航数据处理单元22内置于水下机器人的电子舱内； 所述导航数据处理单元22包括与所述双口 RAM21连接的数字信号处理芯片23，所述数字信号处理芯片23连接导航计算机24，所述导航计算机24设有CAN总线接口 25。 其中，惯性测量件2包括分别通过所述RS232接口与所述电平转换器10连接的陀螺仪26和加速计27。 为了完善导航计算机24的功能，导航数据处理单元22还包括与所述数字信号处理芯片23连接的FLASH28和存储器29。 在本技术中，AD转换板11与所述深度计5之间设有第二滤波器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下机器人导航装置，其特征在于，所述水下机器人导航装置包括：导航数据采集单元，所述导航数据采集单元包括惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组，所述惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组分别连接到单片机，所述单片机位于水下机器人的电子舱内；其中，所述惯性测量件和磁罗盘设置在水下机器人外围框架前端，所述惯性测量件和磁罗盘通过RS232串口与电平转换器连接，所述电平转换器与所述单片机连接；所述深度计设置在水下机器人外围框架上，所述深度计与所述单片机之间还设有AD转换板；所述探测声纳包括设置在水下机器人外围框架前端上方的扫描成像声纳和前端下方的避碰声纳，所述扫描成像声纳与所述避碰声纳通过特征提取芯片连接到所述单片机；所述传感器结构模组包括位于所述水下机器人外围框架前端的激光投射器和激光振镜，所述激光投射器和所述激光振镜通过第一滤波器与所述单片机连接；所述视觉平台模组包括位于所述水下机器人外围框架前端上部的第一摄像机和位于所述水下机器人外围框架底部的第二摄像机，所述第一摄像机和第二摄像机通过图像处理芯片连接到所述单片机；所述单片机连接双口RAM，所述双口RAM连接导航数据处理单元，所述导航数据处理单元内置于水下机器人的电子舱内；所述导航数据处理单元包括与所述双口RAM连接的数字信号处理芯片，所述数字信号处理芯片连接导航计算机，所述导航计算机设有CAN总线接口。...

【技术特征摘要】
1.一种水下机器人导航装置，其特征在于，所述水下机器人导航装置包括: 导航数据采集单元，所述导航数据采集单元包括惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组，所述惯性测量件、磁罗盘、探测声纳、深度计、传感器结构模组以及视觉平台模组分别连接到单片机，所述单片机位于水下机器人的电子舱内； 其中，所述惯性测量件和磁罗盘设置在水下机器人外围框架前端，所述惯性测量件和磁罗盘通过RS232串口与电平转换器连接，所述电平转换器与所述单片机连接； 所述深度计设置在水下机器人外围框架上，所述深度计与所述单片机之间还设有AD转换板； 所述探测声纳包括设置在水下机器人外围框架前端上方的扫描成像声纳和前端下方的避碰声纳，所述扫描成像声纳与所述避碰声纳通过特征提取芯片连接到所述单片机； 所述传感器结构模组包括位于所述水下机器人外围框架前端的激光投射器和激光振镜，所述激光投射器和所述激光振镜通过第一滤波器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清亮，
申请(专利权)人：山东华盾科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37