一种水下机器人辅助控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及水下机器人控制技术，具体的说是一种水下机器人辅助控制系统。本实用新型专利技术包括捷联惯性导航系统和视景仿真系统，其特征在于，水下机器人载体上安装有传送水下机器人位置和姿态信息的捷联惯性导航系统，捷联惯性导航系统与虚拟显示水下机器人运动轨迹的连接视景仿真系统连接，视景仿真系统安装在水下机器人控制室中。本实用新型专利技术模拟显示水下机器人在深海中的姿态和运动情况，方便操作人员操控水下机器人；结构简单，系统搭建方便；本实用新型专利技术与水下机器人主控制系统是独立的两个系统，相互之间互不影响；体积小，易于安装。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水下机器人控制技术，具体的说是一种水下机器人辅助控制系统。
技术介绍
21世纪是海洋的世纪，占全球71%面积的海洋将是下一个世纪，也是未来人类赖以生存的环境。水下机器人(ROV)是当今人类探索海洋环境和开发海洋资源的有力工具， 但是ROV控制系统复杂，操作过程繁琐，并且ROV载体处于几千米的深海中，操作人员无法直接观察来操控ROV载体，只能借助一系列传感器反馈回来的数字信息来控制ROV的位置以及姿态，这就是所谓的“盲操作”。这种操作方式需要操作人员不断的读取ROV的位置和姿态等数据，并在自己的大脑中形成ROV运动状态的感官认识，然后再通过一系列操作去控制ROV载体，显然这一过程比较繁琐。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种水下机器人辅助控制系统。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是一种水下机器人辅助控制系统，包括捷联惯性导航系统和视景仿真系统，水下机器人载体上安装有传送水下机器人位置和姿态信息的捷联惯性导航系统，捷联惯性导航系统与虚拟显示水下机器人运动轨迹的连接视景仿真系统连接，视景仿真系统安装在水下机器人控制室中。所述捷联惯性导航系统通过RS485总线与视景仿真系统连接。所述视景仿真系统为装有可实现视景仿真程序的设备。所述捷联惯性导航系统用于输出水下机器人的姿态、位移和速度信息。本技术具有以下优点1.模拟显示水下机器人在深海中的姿态和运动情况，方便操作人员操控水下机器人。2.水下机器人辅助控制系统只包括一台捷联惯性导航装置和一台视景仿真计算机，结构简单，系统搭建方便； 3.水下机器人辅助控制系统与水下机器人主控制系统是独立的两个系统，相互之间互不影响。4.体积小，易于安装。附图说明图1是本技术的总体结构框图；图2是本技术的体统信号流程图；图3是本技术的视景仿真计算机控制流程图；图4是本技术的水下机器人载体三维模型图；图5是本技术的水下机器人系缆的数学模型图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术做进一步的详细说明。如图1所示，一种遥控水下机器人辅助控制系统，包括捷联惯性导航系统和视景仿真系统，水下机器人载体上安装有传送水下机器人位置和姿态信息的捷联惯性导航系统，捷联惯性导航系统与虚拟显示水下机器人运动轨迹的连接视景仿真系统连接，视景仿真系统安装在水下机器人控制室中。所述捷联惯性导航系统通过RS485总线与视景仿真系统连接。所述视景仿真系统为装有可实现视景仿真程序的设备。所述捷联惯性导航系统用于输出水下机器人的姿态、位移和速度信息。所述视景仿真系统采用虚拟现实技术，用虚拟的水下机器人模型模拟显示真实的下机器人载体的姿态和运动状态，进而辅助水下机器人操控人员操作真实的水下机器人在深海的运动。所述水下机器人辅助控制系统与水下机器人主控制系统是独立的两个系统，相互之间互不影响。本技术的系统信号流程图如图2所示。捷联惯导系统是惯性导航系统系统中的一种，将其安装在ROV载体上后，可以实时传送ROV载体的位置和姿态信息到控制室的视景仿真系统中。视景仿真系统采用虚拟现实技术，由一台工控机安装相应视景仿真实现。当视景仿真系统接收到ROV载体的位置和姿态信息后，就可以驱动虚拟海洋环境中的ROV三维模型运动，这样视景仿真计算机中的ROV载体模型就会实时的显示出深海中水下机器人载体的姿态改变和位移改变情况，最终操作人员就可以通过观察视景仿真系统方便的操控处于深海中的水下机器人载体本技术的视景仿真计算机控制流程图如图3所示。该程序采用VisualMudio 2003和Vega Prime函数库实现，由一个线程组成。该程序首先初始化视景仿真环境，设定环境中各种物体的位置和姿态，尤其是ROV的位置和姿态。然后读取由捷联惯性导航系统通过RS485总线发送来的深海中的ROV载体的姿态和位移信息后，根据这些信息改变虚拟 ROV的运动状态。该程序设置画面的帧速率为50帧/s，并在画面的每一帧更新虚拟ROV的位置和姿态信息，这样在连续的画面显示中就可以直观的显示出虚拟ROV的运动状态。该程序还需要对虚拟ROV载体进行碰撞检测，所谓碰撞检测就是检测虚拟ROV三维模型与其他三维模型的距离。如果虚拟ROV三维模型在与其他模型距离为零(即相碰)，就令虚拟 ROV三维模型停止运动，以防止虚拟ROV三维模型穿过其他三维模型的现象发生。该程序为了更加逼真的显示出水下机器人在深海中的情况，还虚拟显示了连接控制室与水下机器人载体的系缆，将该系缆虚拟显示为海中的一条空间抛物线。对捷联惯性导航系统传送上来的有关载体的位置与姿态信息需要进行进一步的处理才能将这些信息转化为载体的视景仿真显示，这涉及到运动坐标系与世界坐标系的转化问题，其转化公式为权利要求1.一种水下机器人辅助控制系统，包括捷联惯性导航系统和视景仿真系统，其特征在于，水下机器人载体上安装有传送水下机器人位置和姿态信息的捷联惯性导航系统，捷联惯性导航系统与虚拟显示水下机器人运动轨迹的连接视景仿真系统连接，视景仿真系统安装在水下机器人控制室中。2.根据权利要求1所述的一种水下机器人辅助控制系统，其特征在于，所述捷联惯性导航系统通过RS485总线与视景仿真系统连接。3.根据权利要求1所述的一种水下机器人辅助控制系统，其特征在于，所述视景仿真系统为装有可实现视景仿真程序的设备。4.根据权利要求1所述的一种水下机器人辅助控制系统，其特征在于，所述捷联惯性导航系统用于输出水下机器人的姿态、位移和速度信息。专利摘要本技术涉及水下机器人控制技术，具体的说是一种水下机器人辅助控制系统。本技术包括捷联惯性导航系统和视景仿真系统，其特征在于，水下机器人载体上安装有传送水下机器人位置和姿态信息的捷联惯性导航系统，捷联惯性导航系统与虚拟显示水下机器人运动轨迹的连接视景仿真系统连接，视景仿真系统安装在水下机器人控制室中。本技术模拟显示水下机器人在深海中的姿态和运动情况，方便操作人员操控水下机器人；结构简单，系统搭建方便；本技术与水下机器人主控制系统是独立的两个系统，相互之间互不影响；体积小，易于安装。文档编号G05B17/02GK202331057SQ20112040543公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日专利技术者刘开周, 徐亮, 葛新, 郭威 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛新，郭威，徐亮，刘开周，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：