一种迷你型水下机器人的控制方法技术

一种迷你型水下机器人的控制方法，涉及水下机器人。包括通信方式模型建立，控制方式模型建立，摄像头旋转与切换的控制，水下照明灯及其亮度的控制，水下姿态与动作的控制，和调平装置的设计。通信采用CAN总线进行水下机器人与上位机的通信，使之能正确接收到上位机发来的命令，同时正确执行，并将各个实时参数及时传回上位机供用户观察。加载的水下照明和摄像头能清晰地观察水下环境，并由操作者控制各个姿态行为，如升潜或进退等。充分考虑了操作者的需求，提供了多种功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水下机器人，尤其是涉及。
技术介绍
海洋占地球的百分之七十，其中含有丰富的资源，比如其内部蕴藏着大量的固体矿物资源和油气资源，然而作为人类生存和发展的最大资源提供者，人民从海洋中获取的还不及陆地上的资源要多，因为人们对海洋并没有太大的探索。由于海洋的环境复杂，而人类如今的科技还不足以对海洋能完全探索，因此还有很多海洋知识需要我们去发现。水下机器人由于其能在复杂环境下工作，劳动强度大，适应能力强，并且具有成本低和高效性，在越来越多地代替人类进行工作的同时也成为最重要的水下作业的重要设备，其应用涉及海底地质勘查、水底管道检修、近海石油工程作业、水下作战等军事领域并都有很好的表现。小型水下机器人大多数是低成本水下机器人，大部分以电力作为能源，由电池提供或者脐带线连接，工作水域不会太深，但足以满足民生大部分水下作业。我国从20世纪80年代初开始研制水下机器人，并且可以运用在不同领域中，一些高校的水下机器人也有非常不错的表现，如哈尔滨工程大学的“堤坝安全监测水下机器人”可以监测堤坝的破损程度和其他隐患的安全检查。国内小型水下机器人还有天津斯卡特科技有限公司的MINI75C和MINI150C，上海交通大学水下工程研宄所的用于核工业无损检测的水下机器人。目前水下机器人的控制并不能做到像陆地上机器人那么操控快速和稳定，由于海洋和河流环境的复杂性，加上无时不在的水流影响都使水下机器人的控制需要很好的鲁棒性。而现阶段水下机器人控制算法还需要发展和完善才能满足水下环境严峻的考验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决水下机器人控制与自动化结合的问题，提供。本专利技术包括以下步骤:I)各个模块程序初始化，CAN通信打开；2)启动发送测试信息，以后发送控制信号，收到信号完成标志置位，若未收到信号，则重复执行步骤2)，否则执行步骤3);3)检测机器人在水中平衡状态，并完成各个数据传回，若未完成，则重复执行步骤3)，否则执行步骤4);4)由操作者选择是否执行记忆航行，即上次断电之前的航行状态，若执行，则转步骤5)，否则转步骤9);5)判断当前航向是否偏离，若偏离，则执行自动调整航向，执行完毕或者不偏离则执行步骤6)；6)判断当前高度是否满足，若不满足，则执行自动调整高度，执行完毕或者满足高度则执行步骤7);7)执行上一次照明灯亮度和摄像头状态程序，执行完毕则执行步骤8);8)执行电机转动程序，速率与记忆速率相同，执行完毕则转步骤9);9)手动控制再次确认，若否定确认，则转步骤5)继续记忆航行，若确认，则执行步骤 10)；10)由各个模态按键进入相应手动控制程序；11)执行控制电机转速程序；12)执行控制舵机角度程序；13)执行照明灯开关与亮度调节程序；14)执行摄像头开关与摄像头切换程序。在步骤I)中，CAN通信的方法如下:(I)初始化CAN控制器；(2)等待上位机发送数据；(3)判断数据帧ID与验收过滤器设置是否相符合，若不相符，则转步骤(2)，否则执行步骤⑷；(4)接收 MOB 中断；(5)读取接收数据；(6)初始化发送CANPAGE数据；(7)使能发送。在步骤4)中，记忆航行中执行记忆定向功能程序流程如下:(I)判断航向是否偏离，若偏离，则执行步骤(2)，否则返回主程序；(2)舵机进行角度调整，若偏离角度超过舵机可转角度，则舵机旋转最大角度，同时启动电机进行角度调整，当角度调整进入舵机可转角度，则执行步骤(3);(3)若偏离角度小于舵机可转角度，则舵机装置需偏离角度，同时启动电机进行角度调整，并将舵机角度随偏离角度进行变化，执行完毕后返回主程序。在步骤4)中，记忆航行中执行记忆定深功能程序流程如下:(I)判断深度是否满足，若深度不满足，则执行步骤(2)，否则转步骤(4);(2)舵机进行角度调整；(3)电机转动，由深度差额控制转动速度；(4)舵机角度调回原位，机身保持平衡，并返回主程序。在步骤13)中，照明灯开关的流程如下:(I)判断照明灯是否打开，若需要打开，则进入步骤(2)，否则返回主程序；(2)判断是否需要灯光亮度调节，若需要，则进入步骤(3)，否则返回主程序；(3)利用PWM进行亮度调节。在步骤14)中，摄像头切换的流程如下:(I)判断摄像头是否打开，若需要打开，则进入步骤(2)，否则返回主程序；(2)打开摄像头，判断是否需要切换摄像头，若需要，则进入步骤(3)，否则返回主程序；(3)通过摄像头切换程序切换黑白摄像头与彩色摄像头。本专利技术提供了，包括通信方式模型建立，控制方式模型建立，摄像头旋转与切换的控制，水下照明灯及其亮度的控制，水下姿态与动作的控制，和调平装置的设计。通信采用CAN总线进行水下机器人与上位机的通信，使之能正确接收到上位机发来的命令，同时正确执行，并将各个实时参数及时传回上位机供用户观察。加载的水下照明和摄像头能清晰地观察水下环境，并由操作者控制各个姿态行为，如升潜或进退等。本专利技术充分考虑了操作者的需求，提供了多种功能。【附图说明】图1是本专利技术实施例提供的用于控制迷你型水下机器人方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的CAN通彳目流程图；图3是本专利技术实施例提供的记忆定向控制流程图；图4是本专利技术实施例提供的记忆定深控制流程图；图5是本专利技术实施例提供的照明系统控制流程图；图6是本专利技术实施例提供的摄像头系统控制流程图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1示出了本专利技术提供的用于控制迷你型水下机器人方法的流程。为了便于说明，仅仅示出了与本专利技术相关的部分。用于迷你型水下机器人控制的方法，该用于控制迷你型水下机器人的方法包括以下步骤:(I)各个模块程序初始化，CAN通信打开；(2)首次启动发送测试信息，以后发送控制信号，收到信号完成标志置位，若未收到信号则重复执行步骤(2)，否则执行步骤(3);(3)检测机器人在水中平衡状态，并完成各个数据传回，若未完成则重复执行步骤(3)，否则执行步骤(4);(4)由操作者选择是否执行记忆航行，即上次断电之前的航行状态。若执行，则转步骤(5)，否则转步骤(9);(5)判断当前航向是否偏离，若偏离，则执行自动调整航向，执行完毕或者不偏离，则执行步骤(6);(6)判断当前高度是否满足，若不满足，则执行自动调整高度，执行完毕或者满足高度，则执行步骤⑵；(7)执行上一次照明灯亮度和摄像头状态程序，若执行完毕，则执行步骤(8);(8)执行电机转动程序，速率与记忆速率相同，若执行完毕，则转步骤(9);(9)手动控制再次确认，否定确认，则转步骤(5)继续记忆航行，若确认，则执行步骤(10)；(10)由各个模态按键进入相应手动控制程序；(11)执行控制电机转速程序；(12)执行控制舵机角度程序；(13)执行照明灯开关与亮度调节程序；(14)执行摄像头开关与切换程序。作为本专利技术实施例的一优化方案，用于控制迷你型水下机器人的方法的CAN通信方式为以下步骤:(I)初始化CAN控制器；(2)等待上位机发送数据；(3)判断数据帧ID与验收过滤器设置是否相符合，若不相符，则转步骤(2)，否则执行步骤⑷；(4)接收 MOB 中断；(5)读取接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种迷你型水下机器人的控制方法，其特征在于包括以下步骤：1)各个模块程序初始化，CAN通信打开；2)启动发送测试信息，以后发送控制信号，收到信号完成标志置位，若未收到信号，则重复执行步骤2)，否则执行步骤3)；3)检测机器人在水中平衡状态，并完成各个数据传回，若未完成，则重复执行步骤3)，否则执行步骤4)；4)由操作者选择是否执行记忆航行，即上次断电之前的航行状态，若执行，则转步骤5)，否则转步骤9)；5)判断当前航向是否偏离，若偏离，则执行自动调整航向，执行完毕或者不偏离则执行步骤6)；6)判断当前高度是否满足，若不满足，则执行自动调整高度，执行完毕或者满足高度则执行步骤7)；7)执行上一次照明灯亮度和摄像头状态程序，执行完毕则执行步骤8)；8)执行电机转动程序，速率与记忆速率相同，执行完毕则转步骤9)；9)手动控制再次确认，若否定确认，则转步骤5)继续记忆航行，若确认，则执行步骤10)；10)由各个模态按键进入相应手动控制程序；11)执行控制电机转速程序；12)执行控制舵机角度程序；13)执行照明灯开关与亮度调节程序；14)执行摄像头开关与摄像头切换程序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海信，丁思达，齐洁，程恩，林娜，蒯晓燕，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35