一种水下机器人水面操控装置制造方法及图纸

一种水下机器人水面操控装置，包含：操控台，可编程逻辑处理器，工控机处理器，光端机模块和图像采集卡。本发明专利技术采用光纤作为信号传输载体，传输信息量增大，特别有利于进行水下图像传输，克服了ROV脐带缆较粗，复杂水下环境中不宜拖动，水下扰动大的缺点，提高了水下机动性，能够更好的控制水下机器人的作业，提高作业效率，同时采用实时接收水下图像信号的方式，也克服了AUV不能实时传输信息的缺点。而且本发明专利技术智能性较高，可以通过设置自动控制模式，自动控制水下机器人的航行姿态、水下位置等，也可以根据水下机器人上传的图像信息，对其进行手动控制，更有利于局部、精准的作业。

Water surface controller for underwater robot

An underwater robot water control device, comprising: console, programmable logic processor, computer processor, optical transceiver module and image acquisition card. The invention uses the optical fiber as the transmission carrier, transmission of information increases, especially for the underwater image transmission to overcome the ROV of umbilical cable is thick, complex underwater environment should not drag, the disadvantage of large disturbance under water, improve water mobility, can better control water under the operation of the robot, improve operation at the same time, the efficiency of the image signal received in real time under water, but also overcome the shortcomings of AUV real-time information transmission. And the invention of high intelligence, can automatically control the mode by setting the automatic control, navigation attitude, underwater robot position, can also according to the image information of underwater robot upload, manual control of the local, more conducive to accurate operation.

【技术实现步骤摘要】
一种水下机器人水面操控装置
本专利技术涉及水下机器人控制
，尤其涉及一种水下机器人水面操控装置。
技术介绍
随着世界经济的发展和科技的进步，人民生活水平不断提高，对资源的需求也与日俱增。占地球表面积71％的海洋中蕴含着丰富的生物资源、矿产资源、化学资源、水资源等，开发利用海洋、发展海洋事业已受到世界各国的极大重视。作为研究探索海洋的重要工具，水下机器人已在科学考察、沉船打捞、深海探测等领域有广泛的应用。与陆地环境相比，水下环境更为复杂多变，能见度低，水流变化不定，因此增加了水下机器人控制的难度。同时，由于水下机器人自身的强耦合、非线性、欠驱动以及模型不确定性等特征，使得水下机器人的有效控制成为一个十分具有挑战性的技术难点。水下机器人按控制方式划分一般可以分为：缆控水下机器人ROV(RemotelyOperatedVehicle)和自治水下机器人AUV(AutonomousUnderwaterVehicle)。ROV的特色是能量和控制信号通过缆线传输至水下机器人，凭借成本低、控制简便性和信息交互实时性好的特点，从而在决策和作业水平上，ROV仍是现在使用最为广且最为重要的水下探测设备，但是脐带缆较粗，复杂水下环境中不宜拖动、水下扰动较大，作业困难。AUV的特点是无人无缆，自主完成任务，但其水声通信设备昂贵、传输时延较长，无法实现AUV和水面控制端的实时数据交换，在复杂水下环境中无法从水面控制端根据实际水下情况对AUV进行实时监控，影响了AUV的水下安全性与作业能力，目前AUV的智能仍不能在水下作业中实现完全自治。
技术实现思路
本专利技术提供一种水下机器人水面操控装置，采用光纤作为信号传输载体，实时接收水下图像信号，传输信息量增大，特别有利于进行水下图像传输，提高了水下机动性。为了达到上述目的，本专利技术提供一种水下机器人水面操控装置，包含：操控台，用于输入操控数据；可编程逻辑处理器，其电性连接操控台和工控机处理器，用于采集并处理操控台的操控数据，并将操控数据发送给工控机处理器；工控机处理器，其电性连接可编程逻辑处理器，并通过光纤连接光端机，用于接收可编程逻辑处理器采集的操纵数据，并按照通信协议，控制光端机通过光纤下传至水下机器人；光端机模块，其包含光纤连接的上位光端机和下位光端机，上位光端机电性连接工控机处理器，下位光端机电性连接水下机器人，用于实现工控机处理器和水下机器人之间的实时通信，将工控机处理器的控制信号下传给水下机器人，并将水下机器人获取的水下图像数据上传给工控机处理器；图像采集卡，其电性连接下位光端机，用于采集水下机器人获取的水下图像数据。所述的操控台包含逻辑控制开关和操纵杆，该逻辑控制开关和操纵杆分别电性连接可编程逻辑处理器，所述的逻辑控制开关用于设置水下机器人的工作参数，实现自动控制水下机器人在水下的航行，所述的操纵杆用于手动控制水下机器人在水下的航行。所述的水下机器人水面操控装置还包含：电源模块，其电性连接工控机处理器，用于为工控机处理器、可编程逻辑处理器和光端机模块提供工作电源，同时实时监测整个水面操控装置和水下机器人的电压。所述的水下机器人水面操控装置还包含：显示模块，其电性连接工控机处理器，用于实时显示操控数据和水下图像数据。所述的可编程逻辑处理器的型号采用750-841可编程逻辑处理器。所述的工控机处理器的型号采用GENE-9455。所述的光端机采用YKS1V1RD1T1E系列以太网数字复用光端机。所述的图像采集卡采用DH-VT123图像采集卡。本专利技术采用光纤作为信号传输载体，传输信息量增大，特别有利于进行水下图像传输，克服了ROV脐带缆较粗，复杂水下环境中不宜拖动，水下扰动大的缺点，提高了水下机动性，能够更好的控制水下机器人的作业，提高作业效率，同时采用实时接收水下图像信号的方式，也克服了AUV不能实时传输信息的缺点。而且本专利技术智能性较高，可以通过设置自动控制模式，自动控制水下机器人的航行姿态、水下位置等，也可以根据水下机器人上传的图像信息，对其进行手动控制，更有利于局部、精准的作业。附图说明图1是本专利技术提供的一种水下机器人水面操控装置的结构框图。具体实施方式以下根据图1具体说明本专利技术的较佳实施例。如图1所示，本专利技术提供一种水下机器人水面操控装置，包含：操控台3，用于输入操控数据；可编程逻辑处理器2，其电性连接操控台3和工控机处理器1，用于采集并处理操控台3的操控数据，并将操控数据发送给工控机处理器1；工控机处理器1，其电性连接可编程逻辑处理器2，并通过光纤连接光端机4，用于接收可编程逻辑处理器2采集的操纵数据，并按照通信协议，控制光端机4通过光纤下传至水下机器人；光端机模块，其包含光纤连接的上位光端机401和下位光端机402，上位光端机401电性连接工控机处理器1，下位光端机402电性连接水下机器人，用于实现工控机处理器1和水下机器人之间的实时通信，将工控机处理器1的控制信号下传给水下机器人，并将水下机器人获取的水下图像数据上传给工控机处理器1；图像采集卡5，其电性连接下位光端机402，用于采集水下机器人获取的水下图像数据；电源模块6，其电性连接工控机处理器1，用于为工控机处理器1、可编程逻辑处理器2和光端机模块提供工作电源，同时实时监测整个水面操控装置和水下机器人的电压；显示模块7，其电性连接工控机处理器1，用于实时显示操控数据和水下图像数据。所述的操控台3包含逻辑控制开关和操纵杆，该逻辑控制开关和操纵杆分别电性连接可编程逻辑处理器2，所述的逻辑控制开关用于设置水下机器人的工作参数，实现自动控制水下机器人在水下的航行，所述的操纵杆用于手动控制水下机器人在水下的航行。本实施例中，所述的可编程逻辑处理器2的型号采用750-841PLC。WAGO750系列可编程逻辑控制器是模块化的现场总线I/O系统，它由现场总线适配器/控制器、用于连接各种类型信号的现场总线模块、以及终端模块三部分一起共同构成一个完整的现场总线节点。由于操控台发送的操控数据主要为模拟信号和数字信号，因此在现场总线模块中采用了8通道的750-430数字信号总线模块与4通道的750-457模拟信号总线模块，整个现场总线节点通过LED来指示控制器与节点的工作状态。在通讯协议方面，750-841系列可编程逻辑器件除了支持Modbus/UDP、Ethernet/IP～b外，还支持FTP(文件传输协议：FileTransferProtocol)、SNMP(简单网络管理协议：SimpleNetworkManagementProtocol)、SNTP(简单网络时间协议：SimpleNetworkTimeProtocol)等协议，这使得它在控制中的应用非常灵活。本实施例中，可编程逻辑处理器的通讯协议采用Modbus/UDP，同时采用WAGO标准Modbus/UDP的动态链接库的设计进行了可编程逻辑控制器的采集，能够使水面工控机处理器通过VB6.0的设计与WAGO750系列以太网模块进行数据交换，从而达到工控机对控制对象进行信息采集和控制输出的目的。本实施例中，所述的工控机处理器1的型号采用GENE-9455。GENE-9455是一款高性能主处理器，在工业领域应用广泛，相较于嵌入式系统，性能更加稳定，抗干扰能力更强。其板载In本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下机器人水面操控装置，其特征在于，包含：操控台（3），用于输入操控数据；可编程逻辑处理器（2），其电性连接操控台（3）和工控机处理器（1），用于采集并处理操控台（3）的操控数据，并将操控数据发送给工控机处理器（1）；工控机处理器（1），其电性连接可编程逻辑处理器（2），并通过光纤连接光端机（4），用于接收可编程逻辑处理器（2）采集的操纵数据，并按照通信协议，控制光端机（4）通过光纤下传至水下机器人；光端机模块，其包含光纤连接的上位光端机（401）和下位光端机（402），上位光端机（401）电性连接工控机处理器（1），下位光端机（402）电性连接水下机器人，用于实现工控机处理器（1）和水下机器人之间的实时通信，将工控机处理器（1）的控制信号下传给水下机器人，并将水下机器人获取的水下图像数据上传给工控机处理器（1）；图像采集卡（5），其电性连接下位光端机（402），用于采集水下机器人获取的水下图像数据。

【技术特征摘要】
1.一种水下机器人水面操控装置，其特征在于，包含：操控台（3），用于输入操控数据；可编程逻辑处理器（2），其电性连接操控台（3）和工控机处理器（1），用于采集并处理操控台（3）的操控数据，并将操控数据发送给工控机处理器（1）；工控机处理器（1），其电性连接可编程逻辑处理器（2），并通过光纤连接光端机（4），用于接收可编程逻辑处理器（2）采集的操纵数据，并按照通信协议，控制光端机（4）通过光纤下传至水下机器人；光端机模块，其包含光纤连接的上位光端机（401）和下位光端机（402），上位光端机（401）电性连接工控机处理器（1），下位光端机（402）电性连接水下机器人，用于实现工控机处理器（1）和水下机器人之间的实时通信，将工控机处理器（1）的控制信号下传给水下机器人，并将水下机器人获取的水下图像数据上传给工控机处理器（1）；图像采集卡（5），其电性连接下位光端机（402），用于采集水下机器人获取的水下图像数据。2.如权利要求1所述的水下机器人水面操控装置，其特征在于，所述的操控台（3）包含逻辑控制开关和操纵杆，该逻辑控制开关和操纵杆分别电性连接可编程逻辑处理器（2），所述的逻辑控制开关用于设置水下机...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹翔，彭静，俞阿龙，孙红兵，戴金桥，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32