一种水下机器人非视距控制系统的制作方法

文档序号:12626912阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种水下机器人非视距控制系统,其特征在于,所述的非视距控制系统包括控制上位机、通信链路、非线性PID控制系统;所述的控制上位机位于上层,用于显示现场用户和水下机器人的朝向差动;所述的通信链路位于中层,用于控制上位机与水下机器人的通信;所述的非线性PID控制系统位于下层,用于对水下机器人的方向控制;

所述控制上位机包括:控制摇杆、平板电脑、显示界面APP,用户通过所述控制上位机的控制摇杆,向水下机器人发送方向控制指令,该控制指令通过水面上浮标通信装置送达到水下机器人,并经过非线性PID控制系统处理;

所述现场用户的朝向为第一方向;所述水下机器人的朝向为第二方向,并将该第二方向发送至所述的控制上位机;显示界面APP的用户界面根据该第一方向和第二方向,以第一方向为基准差动显示所述水下机器人的朝向。

2.根据权利要求1所述的水下机器人非视距控制系统,其特征在于,控制摇杆供现场用户调节,通过OTG线与平板电脑连接,并将命令发送到平板电脑的显示界面APP,显示界面APP对控制命令进行格式转换后发送到水下机器人;显示界面APP同时接受水下机器人的反馈信息显示水下机器人当前的状态。

3.根据权利要求1所述的水下机器人非视距控制系统,其特征在于,所述通信链路包括水面浮体基站、电力线载波模块、脐带缆、以太网转串口模块;所述电力线载波模块位于水面浮体基站内;所述以转串口模块位于水下机器人主体内;控制上位机通过WiFi与水面浮体基站实现数据交换,电力线载波模块对信号进行编码和解码以实现信号在脐带缆上的传输,以太网转串口模块实现浮体基站的以太网数据和水下机器人主控MCU串口数据之间的交换。

4.根据权利要求1所述的水下机器人非视距控制系统,其特征在于,显示界面APP的用户界面标记有第一手柄、第二手柄;第一手柄表示现场用户朝向,第二手柄表示水下机器人朝向。

5.根据权利要求1所述的水下机器人非视距控制系统,其特征在于,第一方向通过控制上位机的电子罗盘检测;第二方向通过水下机器人搭载的惯导传感器检测,第一方向和第二方向的差动关系通过电子罗盘标识。

6.根据权利要求1所述的水下机器人非视距控制系统,其特征在于,以控制摇杆行程量的积分为控制量对水下机器人偏航角进行控制,并且附带刹车系统。

7.根据权利要求6所述的水下机器人非视距控制系统,其特征在于,所述的控制遥杆以100ms为周期进行循环采样,再经过积分累加后发送到水下机器人作为方向的控制设定值。

8.一种如权利要求1-7任意所述的水下机器人非视距控制系统,其特征在于,所述非线性PID控制系统对水下机器人方向控制的方法是:控制上位机通过通信链路向MCU发送方向设定值Set_yaw,然后对控制差值进行非线性化处理,最后经过PID控制器计算得到控制输出发送给执行机构。

9.根据权利要求8所述的水下机器人非视距控制系统,其特征在于,控制差值为通过惯导传感器检测水下机器人的测量值与控制上位机发送的设定值之间的差值。

10.根据权利要求8或9所述的水下机器人非视距控制系统,其特征在于,非线性化处理是利用相应的非线性化函数对PID控制器中的控制输入量进行非线性转换。

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