一种用于水下研究的智能小车的制作方法

本实用新型属于水下测量领域，具体为一种能够提高水下测量精确度的实验平台。

背景技术：

为了充分认识和开发海洋环境,许多国家陆续展开了对水下自主机器人的研究。在观测水下环境时，声呐要比其他的设备更有优势，是水下探测,水下通讯,以及水下军事设备如潜艇和反潜艇的主要手段。

国内许多高校也对其展开了学术研究。目前现有的实验平台都是将声呐搭载在机器鱼上进行数据采集的。由于机器鱼在在水中的位置难以固定造成定位不精确造成实验结果误差较大。如果将探测环境简化为平面而不是三维，则可以为进一步实验作为过渡，与现有实验装置相比具有以下三点优势：

1、利用水面浮标来标定水下小车所处的全局位置，比起直接观测可以避免光的折射带来的误差。与现有的通过加速度传感器来获得水下机器人的位置相比，可以避免水流速度带来的误差。

2、与机器鱼相比，水下小车所处的环境相对简单。将水下机器人俯仰、偏航、滚转的6自由度简化为2个自由度，减少了所采集数据的误差，这种环境更适合实验研究。

3、位姿传感器采集小车运动的倾角实现整体合成的辅助定位分析，利用摄像机与声呐用于采集水下环境信息，并利用单片机控制系统将采集到的信息处理为数据信息在存储器内存储起来，等待被调用传输，有利于提高各种信息的匹配速度，能够更快的合成整体的地图信息。

而查阅现有的专利、论文，没有涉及该实验平台的设计。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种稳定精确的水下环境探测实验系统，其能够一是通过电脑端控制水下小车的运动；二是通过数据反馈得到水下小车的位姿信息及其所采集的周围声呐、图像信息；三是通过水面浮标对声呐进行全局定位。

本实用新型采用的技术方案为：一种用于水下研究的智能小车，包括水上控制端和水下小车；

所述水上控制端包括：

电源，

用于控制小车运动及接收数据信息以合成环境地图的电脑，

用于显示所合成地图信息的显示屏，

用于定位小车所处的全局位置的浮标，

用于和水下小车之间信息传输，并传输指令的无线通信模块；

所述水下小车包括：

用于存储所述数据信息的存储器，

用于拍摄水底的环境信息的水下相机，

用于探测周围的环境信息的声呐探测器，

用于记录小车的位姿信息的位姿传感器，

用于带动电机控制水下小车的行驶的驱动模块，

用于控制驱动模块、声呐探测器、水下相机，并与通信模块相连接进行数据传输的单片机控制模块，

用于和电脑之间信息传输，并响应于传输指令，并将所述存储器内对应的数据信息发送出去的无线通信模块。

作为优选，所述电源为航空锂电池。

作为优选，所述水下相机为运动相机。

作为优选，所述位姿传感器带有三维角度传感器和三轴加速度计的电子陀螺仪。

本实用新型的有益效果：

1、利用水面浮标来标定水下小车所处的全局位置，比起直接观测可以避免光的折射带来的误差。与现有的通过加速度传感器来获得水下机器人的位置相比，可以避免水流速度带来的误差。

2、与机器鱼相比，水下小车所处的环境相对简单。将水下机器人俯仰、偏航、滚转的6自由度简化为2个自由度，减少了所采集数据的误差，这种环境更适合实验研究。

3、位姿传感器采集小车运动的倾角实现整体合成的辅助定位分析，利用摄像机与声呐用于采集水下环境信息，并利用单片机控制系统将采集到的信息处理为数据信息在存储器内存储起来，等待被调用传输，有利于提高各种信息的匹配速度，能够更快的合成整体的地图信息。

附图说明

图1为本实用新型的控制示意图。

图2为实用新型的小车结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种用于水下研究的智能小车，包括水上控制端和水下小车两个部分。

水上部分包括电源采用的是12伏1安培的航空锂电池，还包括：

电脑：其用于控制小车运动及接收数据信息以合成环境地图；

显示屏：采用19寸液晶屏，其用于显示所合成地图信息；

浮标：其用于定位小车所处的全局位置；

无线通信模块：采用的是Risym ESP8266串口WIFI无线收发模块，其用于和小车之间信息传输，并传输指令。

水下部分包括有：

单片机控制模块：其用于控制驱动模块、声呐探测器、水下相机，并与通信模块相连接进行数据传输；

无线通信模块：采用的是Risym ESP8266串口WIFI无线收发模块其用于和电脑之间信息传输，并响应于传输指令，将所述存储器内对应的数据信息发送出去；

存储器：采用32G的SD卡，其用于存储所述数据信息；

声呐：采用Tritech公司的DST声呐探测器，其用于探测周围的环境信息；

水下相机：f681运动相机，其用于拍摄水底的环境信息；

位姿传感器：采用GY-521MPU6050模块记录小车的位姿信息，它带有三维角度传感器和三轴加速度计的电子陀螺仪，通过通信模块反馈到电脑端；

驱动模块：采用TELESKY L298N驱动模块带动电机控制小车的行驶。

具体实施说明如下：

电脑及显示屏与单片机控制模块、声呐探测器及水下相机通过通信模块连接。电源、声呐检测模块、水下相机、位姿传感器、驱动模块、无线通讯模块分别与单片机控制模块连接。用连杆将小车与通信模块固定并伸出水面放置标识物，如图2所示，可用于确定小车所处的全局位置。

用户使用本实验小车时，可以通过无线通信模块将电脑中的信息传输到单片机控制模块，从而使驱动模块控制小车的行驶方向。同时利用位姿传感器记录小车的位姿信息通过通信模块反馈到电脑端，并通过伸出水面的标识物确定小车此时所处的位置。同样，可以通过电脑端由单片机控制模块来控制声呐及水下相机进行工作并将其获得的数据反馈到电脑端。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。