一种便携式超小型水下机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及一种水下机器人的技术领域，公开了一种便携式超小型水下机器人系统，系统工作流程包括：水上控制终端开启Socket接口，监听水下机器人本体的连接请求；水上控制终端接收水下机器人本体的连接请求，并向水面通信浮标发送控制命令；水面通信浮标对所接收的控制命令进行处理并转发到水下机器人本体；水下机器人本体接收到控制命令，依照控制命令进行水下运动以及摄像头拍摄，并将水下测量数据以及拍摄的视频通过水面通信浮标传输到水上控制终端。本发明专利技术所公开系统采用水下线缆、水上无线方式实现机器人本体与控制终端之间的通信与控制，主要由水下机器人本体、水面通信浮标、水上控制终端以及交互软件组成。水上控制终端以及交互软件组成。水上控制终端以及交互软件组成。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式超小型水下机器人系统


[0001]本专利技术涉及水下机器人的
，尤其涉及一种便携式超小型水下机器人系统。

技术介绍

[0002]目前水下机器人具备水下探测和简单作业能力，但是整体平台设备繁琐，通过岸上多根线缆连接，需要携带较重的控制箱，只能通过固定操作实现控制；通过对水下机器人系统进行改进，实现一种基于串口通信的水下机器人平台，分别通过RS232接口和RS485实现控制端、转换器和水下机器人本体之间的数据传输。该改进系统虽然通信效果良好，但视频与数据、控制信号采用不同线缆，增加了成本，视频信号易受干扰；且小型水下机器人需要集成多种功能，通过远程控制可完成基本的侦察和清障任务，但是水下机器人系统的控制平台软件不够完善，无法实现多种功能的集成。
[0003]为解决超小型水下机器人成本高、操作不灵活等不足，本专利技术提出一种便携式小型水下机器人系统。系统分为水下机器人本体、水面通信浮标和控制终端3部分。通过搭建局域网方法，在本体中嵌入一个B/S架构的Web服务器，使用基于TCP协议的Socket编程完成数据传输，并将所有信号共本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式超小型水下机器人系统，其特征在于，所述系统的工作流程包括：S1：水上控制终端开启Socket接口，监听水下机器人本体的连接请求；S2：水上控制终端接收水下机器人本体的连接请求，并向水面通信浮标发送控制命令；S3：水面通信浮标对所接收的控制命令进行处理并转发到水下机器人本体；S4：水下机器人本体接收到控制命令，依照控制命令进行水下运动以及摄像头拍摄，并将水下测量数据以及拍摄的视频通过水面通信浮标传输到水上控制终端。2.如权利要求1所述的一种便携式超小型水下机器人系统，其特征在于，所述S1步骤中水上控制终端利用水面控制平台程序监听水下机器人本体的连接请求，包括：使用Socket编程在水上控制终端中完成水面控制平台程序设计；将机器人本体投放在水下后，水上控制终端利用水面控制平台程序建立并初始化Scoket()函数，并将Scoket()函数通信设置为非阻塞，利用Scoket()函数在后台持续监听水下机器人本体的connect()请求。3.如权利要求2所述的一种便携式超小型水下机器人系统，其特征在于，所述S2步骤中水上控制终端利用水面控制平台程序接收水下机器人本体的连接请求，包括：水面控制平台程序监听到水下机器人本体的connect()请求，并调用accept()函数接收水下机器人本体的connect()请求，建立水面控制平台程序与水下机器人本体的connect()请求；水面控制平台程序持续获取水下机器人本体通信模块的IP地址，并实时更新IP地址与水下机器人本体的域名映射关系；其中水上控制终端与水下机器人本体之间的传输协议为TCP/IP协议，建立连接之后，通过UDP维持长时间通信。4.如权利要求3所述的一种便携式超小型水下机器人系统，其特征在于，所述S2步骤中水上控制终端生成水下机器人的控制命令，包括：建立水面控制平台程序、水下机器人本体的Beagle Bone Black开发板以及Arduino微控制器的事件驱动编程，所述事件驱动程序是为响应用户或系统生成的操作而编写的程序，这些动作包括点击鼠标、按键或移动操纵杆，其中水上控制终端包括用于控制机器人运动的手柄，以及用于显示控制界面的手机或PC，对手柄按键进行编码控制；根据水面控制平台程序与水下机器人本体之间的connect()请求，建立水面控制平台程序、水面通信浮标以及水下机器人本体之间的网络连接，用户在水面控制平台程序中利用手柄控制水下机器人本体的动作，生成对应动作的控制命令信号流，所述水下机器人本体的动作包括移动、开启/关闭视频录制、加速/减速；其中控制命令信号流中包括水下机器人本体的IP地址以及对水下机器人本体进行控制的操作命令。5.如权利要求4所述的一种便携式超小型水下机器人系统，其特征在于，所述S2步骤中建立水下传感器网络，水上控制终端利用水下传感器网络向水面通信浮标发送控制命令，包括：在水上控制终端到水面通信浮标之间的水面区域设置若干水下传感器，并将水面通信浮标作为目标节点；将水上控制终端到水面通信浮标之间的距离L均分为d段，每一段的长度为L/d，将分割后每一段区域内的水下传感器作为区域内的节点，若当前区域内不存在水下传感器，则将该区域合并到邻近区域，得到n层的水下无线网络分层模型，其中n≤d；实时计算每层水下无线网络区域内节点的value值：
其中：value(i,j)表示第i层水下无线网络中节点j的value值；e
r
(j)表示节点j的剩余能量；e0(j)表示节点j的初始能量；d(j,s)表示节点j到目标节点s的距离；m
j
表示节点j的邻居节点数量；在每层水下无线网络区域中实时选择value值最大的节点作为该层的簇头节点；...

【专利技术属性】
技术研发人员：何畅，陈路，朱小龙，梁尔冰，陈新，
申请(专利权)人：湖南国天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：