一种远程遥控水下机器人操控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种结构简单、灵活可靠、兼容性高、操控实时性强、适用范围广泛、实现功能更加丰富的远程遥控水下机器人操控系统，包括水面控制系统与水下操作系统；所述水面控制系统包括可编程逻辑控制器、主机交互系统、监控网络系统和水面光电转换单元；所述水下操作系统包括环境信息设备、独立设备、水下功能设备与水下光电转换单元；所述水面控制系统与所述水下操作系统通过所述水面光电转换单元与所述水下光电转换单元相配合进行通信；所述主机交互系统与所述可编程逻辑控制器相配合对所述水下环境信息以及所述独立信息进行处理；所述监控网络系统与所述可编程逻辑控制器相配合根据所述设备状态信息对所述水下功能设备的运行状态进行监控。

A remote control underwater robot control system

The invention discloses a remote control underwater robot control system with simple structure, flexible reliability, high compatibility, strong real-time control, wide range of application and more functions, including a water surface control system and an underwater operation system; the water surface control system includes a programmable logic controller, a host interaction system, a monitoring network system and a water surface photoelectric conversion sheet The underwater operation system includes environment information equipment, independent equipment, underwater functional equipment and underwater photoelectric conversion unit; the water surface control system and the underwater operation system communicate with the underwater photoelectric conversion unit through the water surface photoelectric conversion unit; the host interaction system and the programmable logic controller cooperate with the underwater ring The environment information and the independent information are processed; the monitoring network system and the programmable logic controller cooperate to monitor the operation status of the underwater functional equipment according to the equipment status information.

【技术实现步骤摘要】
一种远程遥控水下机器人操控系统
本专利技术涉及远程遥控水下机器人控制领域，特别是指一种远程遥控水下机器人操控系统。
技术介绍
随着对海洋领域的开发探索的不断深入，各种各样的潜水设备开始逐渐发挥出愈发重要的作用，其中，远程遥控水下机器人(ROV，RemoteOperatedVehicle)以其不受能源限制、作业能力强等其他潜水设备所不具备的优势而得到了非常广泛的应用。远程遥控水下机器人ROV作为对海洋领域进行开发探索的重要设备，需要执行海洋科学考察、能源探索、搜索打捞、水下作业以及人员救助等各种复杂工作，其关键性技术在于总体系统的集成与操控。专利技术人通过对现有的ROV集成与操控技术研究发现，现有的ROV控制系统往往存在以下问题：ROV控制核心为嵌入式系统，本质是工控处理系统，为了兼顾实现ROV水下部分的分散设置的多个观测部件、仪器等设备的功能，其控制结构设计往往不可避免变得非常复杂，这就使得ROV的控制灵活度低、可靠性差；ROV的水面操控部分与水下设备部分分隔设置，水上操控部分更多是对各种系统信号进行处理，并不对水下设备部分进行实质控制，或者，为实现对水下设备部分的控制额外添加水下控制单元，实际操控人员到执行层数据通路增长，操控实时性差；ROV的水面操控部分与水下设备部分之间的信息传输能力受数据信道限制，水面操控部分所获取的数据相对而言不够丰富、直观，相应的控制系统的设计也往往针对特定应用场景，导致ROV控制系统的结构固定，从而存在兼容性差、适用范围窄的问题；现有ROV控制系统的控制方式单一，人机交互程度低，操控功能受限。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种结构简单、灵活可靠、兼容性高、操控实时性强、适用范围广泛、实现功能更加丰富的远程遥控水下机器人操控系统。基于上述目的，本专利技术提供了一种远程遥控水下机器人操控系统，其特征在于，包括水面控制系统与水下操作系统；所述水面控制系统包括可编程逻辑控制器、主机交互系统、监控网络系统和水面光电转换单元；所述水下操作系统包括环境信息设备、独立设备、水下功能设备与水下光电转换单元；所述水面控制系统与所述水下操作系统通过所述水面光电转换单元与所述水下光电转换单元相配合进行通信；所述主机交互系统通过所述水面光电转换单元接收来自所述环境信息设备的水下环境信息与来自所述独立设备的独立信息，所述主机交互系统通过交互操控网络与所述可编程逻辑控制器相连接，用于与所述可编程逻辑控制器相配合对所述水下环境信息以及所述独立信息进行处理；所述监控网络系统通过所述水面光电转换单元接收来自所述水下功能设备的设备状态信息，所述监控网络系统通过状态监控网络与所述可编程逻辑控制器相连接，用于与所述可编程逻辑控制器相配合根据所述设备状态信息对所述水下功能设备的运行状态进行监控。可选的，所述主机交互系统包括主机系统、信号重组切换系统与显示系统；所述环境信息设备包括水下视频拍摄设备、声呐探测设备与定位设备，所述水下视频拍摄设备用于获取所述水下操作系统所处环境的视频信息，所述声呐探测设备用于获取所述水下操作系统所处环境的声呐成像信息，所述定位设备用于获取所述水下操作系统所处位置信息，所述水下环境信息包括所述视频信息、所述声呐成像信息与所述位置信息；所述独立设备包括科考探测设备，用于获取目标探测信息，所述独立信息包括所述目标探测信息；所述主机系统接收所述独立信息，通过所述独立信号对所述独立设备进行监控，对所述独立信息进行可视化处理；所述信号重组切换系统接收所述水下环境信息与可视化处理后的所述独立信息，对所述水下环境信息以及可视化处理后的所述独立信息进行叠加、重组以及切换处理，并通过所述显示系统进行显示。可选的，所述主机交互系统还包括双指令操作输入系统，用于接收本地操作控制指令；所述主机系统包括主领航主机与副领航主机，所述双指令操作输入系统分别与所述主领航主机以及所述副领航主机相连接；所述主领航主机、所述副领航主机与所述可编程逻辑控制器组成所述交互操控网络。可选的，所述主机交互系统还包括远程监控系统，所述远程监控系统用于将所述主机系统与所述可编程逻辑控制器的控制状态信息发送至远端，并接受来自远端的远程操作控制指令。可选的，所述监控网络系统包括网络转换系统与主副领航操控系统、所述网络转换系统与所述可编程逻辑控制器以及所述主副领航操控系统组成所述状态监控网络；所述网络转换系统接收所述设备状态信息，对所述设备状态信息进行转换处理并将转换处理后的所述设备状态信息发送至所述主副领航操控系统与所述可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器用于对转换处理后的所述设备状态信息进行处理，得到系统状态信息，(水下部分系统的运行装填)并将所述系统状态信息发送至所述主副领航操控系统；所述主副领航操控系统根据所述系统状态信息配合所述可编程逻辑控制器对所述水下功能设备进行操控。可选的，所述监控网络系统还包括水面供电监控系统；所述水面供电监控系统用于对所述水下功能设备进行供电，并根据所述设备状态信息对所述水下功能设备进行供电监控保护。可选的，所述水下功能设备包括导航系统设备、高度计、深度计、灯控设备、液压动力设备、检测传感设备与水下I/O控制单元：所述导航系统设备用于获取所述水下操作系统的位置信息、速度信息与航向信息；所述高度计独立提供所述水下操作系统对海床的距离信息；所述深度计独立提供所述水下操作系统海平面的距离信息；所述灯控设备为所述水下操作系统提供照明，并根据来自所述水面控制系统的照明控制指令进行照明亮度调节；所述液压动力设备为所述水下操控系统提供运动动力，并根据来自所述水面控制系统的驱动控制指令调整运动状态；所述检测传感设备对所述液压动力设备运行状态信息进行监控，当所述运行状态信息出现异常时做出警示，所述运行状态信息包括所述液压动力设备的压力信息、油液位置信息、运行温度信息以及运行湿度信息；所述水下I/O控制单元根据来自所述水面控制系统的供电控制指令对所述水下操作系统进行供电监控保护，所述水下I/O控制单元还对所述导航系统设备、所述高度计、所述深度计、所述检测传感设备进行数据采集，并将采集到的数据发送至所述水面控制系统。可选的，所述水面控制系统还包括机械臂控制单元；所述水下操作系统还包括电控机械臂；所述机械臂控制单元为独立控制单元，通过所述水面光电转换单元以及所述水下光电转换单元与所述电控机械臂连接，对所述电控机械臂进行直接控制。可选的，所述水面控制系统还包括先进控制单元；所述先进控制单元与所述可编程逻辑控制器连接，向所述可编程逻辑控制器发送智能操控指令。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种远程遥控水下机器人操控系统的水面控制系统与水下操作系统之间采用光电转换的方式进行数据交换以及操控命令传输，具有较强的数据传输能力，在实现水面控制系统与水下操作系统间数据高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远程遥控水下机器人操控系统，其特征在于，包括水面控制系统与水下操作系统；/n所述水面控制系统包括可编程逻辑控制器、主机交互系统、监控网络系统和水面光电转换单元；/n所述水下操作系统包括环境信息设备、独立设备、水下功能设备与水下光电转换单元；/n所述水面控制系统与所述水下操作系统通过所述水面光电转换单元与所述水下光电转换单元相配合进行通信；/n所述主机交互系统通过所述水面光电转换单元接收来自所述环境信息设备的水下环境信息与来自所述独立设备的独立信息，所述主机交互系统与所述可编程逻辑控制器相配合对所述水下环境信息以及所述独立信息进行处理；/n所述监控网络系统通过所述水面光电转换单元接收来自所述水下功能设备的设备状态信息，所述监控网络系统与所述可编程逻辑控制器相配合根据所述设备状态信息对所述水下功能设备的运行状态进行监控。/n

【技术特征摘要】
1.一种远程遥控水下机器人操控系统，其特征在于，包括水面控制系统与水下操作系统；
所述水面控制系统包括可编程逻辑控制器、主机交互系统、监控网络系统和水面光电转换单元；
所述水下操作系统包括环境信息设备、独立设备、水下功能设备与水下光电转换单元；
所述水面控制系统与所述水下操作系统通过所述水面光电转换单元与所述水下光电转换单元相配合进行通信；
所述主机交互系统通过所述水面光电转换单元接收来自所述环境信息设备的水下环境信息与来自所述独立设备的独立信息，所述主机交互系统与所述可编程逻辑控制器相配合对所述水下环境信息以及所述独立信息进行处理；
所述监控网络系统通过所述水面光电转换单元接收来自所述水下功能设备的设备状态信息，所述监控网络系统与所述可编程逻辑控制器相配合根据所述设备状态信息对所述水下功能设备的运行状态进行监控。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机交互系统包括主机系统、信号重组切换系统与显示系统；
所述环境信息设备包括水下视频拍摄设备、声呐探测设备与定位设备，所述水下视频拍摄设备用于获取所述水下操作系统所处环境的视频信息，所述声呐探测设备用于获取所述水下操作系统所处环境的声呐成像信息，所述定位设备用于获取所述水下操作系统所处位置信息，所述水下环境信息包括所述视频信息、所述声呐成像信息与所述位置信息；
所述独立设备包括科考探测设备，用于获取目标探测信息，所述独立信息包括所述目标探测信息；
所述主机系统接收所述独立信息，通过所述独立信号对所述独立设备进行监控，对所述独立信息进行可视化处理；
所述信号重组切换系统接收所述水下环境信息与可视化处理后的所述独立信息，对所述水下环境信息以及可视化处理后的所述独立信息进行叠加、重组以及切换处理，并通过所述显示系统进行显示。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主机交互系统还包括双指令操作输入系统，用于接收本地操作控制指令；
所述主机系统包括主领航主机与副领航主机，所述双指令操作输入系统分别与所述主领航主机以及所述副领航主机相连接；
所述主领航主机、所述副领航主机与所述可编程逻辑控制器组成所述交互操控网络。


4.根据权利要求3所述的，其特征在于，所述主机交互系统还包括远程监控系统，所述远程监控系统用于将所述主机系统与所述可编程逻辑控制器的控制状态信息发送至远端，并接受来自远端的远程操作控制指令。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控网络系统包括网络转换系统与主副领航操控系统、<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘可安，张定华，尚敬，涂绍平，严允，朱迎谷，胡斌炜，彭勃，杨鸣远，廖津余，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43