CN112810780A - 一种rov硬件系统 - Google Patents

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胡刚毅
陈冠宇
许文瑶
姜红亮
黄子明
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/48—Means for searching for underwater objects
    • B63C11/49—Floating structures with underwater viewing devices, e.g. with windows ; Arrangements on floating structures of underwater viewing devices, e.g. on boats

Abstract

本发明实施例中公开了一种ROV硬件系统，该系统包括PC端、脐带缆以及ROV硬件，ROV硬件包括24V锂电池、控制仓以及被控制硬件，控制仓包括旋钮开关、继电器、电子开关等；被控制硬件包括推进器、探照灯以及水深传感器等；旋钮开关与24V锂电池及继电器连接，用于控制控制仓的通断电，并通过继电器控制电子开关，利用电子开关进行通断控制，防止大电流击穿旋钮开关。本发明提供的硬件系统具备更高的抗干扰性，结构简洁明了，各部分分工明确，通用性好，且便于后期维护，可广泛用于深海作业型ROV控制系统中，实现对水下机器人系统的灵活控制，使得水下机器人的运动更加稳定，提高水下机器人的控制精度，其稳定性好、可靠性高。

Description

一种ROV硬件系统
技术领域
本发明涉及遥控无人潜水器技术领域，具体涉及一种ROV硬件系统。
背景技术
遥控无人潜水器(Remote Operated Vehicle，ROV)即可远程遥控的水下机器人，目前ROV与上位机通讯的方式包括有线和无线两种方式。
其中，无线信号在水中传播衰减严重，大大限制了传输距离；光纤线缆强度较差、接口处较为脆弱，用于水下复杂环境时容易发生损坏。整体硬件电路的设计上缺乏保护措施，不易于排查维修，其稳定性以及可靠性还有待提高。
发明内容
本发明实施例中提供一种ROV硬件系统，能够提供一种稳定性好、可靠性高的ROV硬件系统。
本发明提供一种ROV硬件系统，所述系统包括PC端、脐带缆以及ROV硬件，所述ROV硬件包括24V锂电池、控制仓以及被控制硬件，所述控制仓由所述24V锂电池供电，并通过所述脐带缆与所述PC端通讯，其中：
所述控制仓包括旋钮开关、继电器、电子开关、电子调速器、电力载波模块、降压模块、ARM控制器以交换机；
所述被控制硬件包括推进器、摄像头、声呐、探照灯以及水深传感器；
所述旋钮开关与所述24V锂电池及所述继电器连接，用于控制所述控制仓的通断电，并通过所述继电器控制所述电子开关，利用所述电子开关进行通断控制，防止大电流击穿所述旋钮开关；
所述电子调速器，用于控制所述推进器的运动；
电力载波模块，用于转换电力信号，使得控制仓能够通过所述脐带缆与所述PC端通讯；
所述降压模块，用于将所述24V锂电池提供的24V供电降为所述ARM控制器、所述交换机、所述摄像头以及所述水深传感器所需电压。
所述ARM控制器，用于控制所述电子调速器、所述摄像头以及所述探照灯，并接收所述声呐的声呐监测信号及所述水深探测器的信号水深监测信号；
所述交换机，用于建立所述摄像头、所述声呐、所述电力载波模块以及所述ARM控制器之间的以太网数据传输。
在一些实施例中，所述电子开关应用于推进器控制回路上，用于控制所述推进器的通断电。
在一些实施例中，所述推进器控制回路包括所述24V锂电池、所述电子开关、所述电子调速器以及所述推进器。
在一些实施例中，所述ARM控制器通过CAN信号与所述电子调速器通讯，以控制所述推进器。
在一些实施例中，所述电子调速器应用ChibiOS嵌入式实时操作系统。
在一些实施例中，所述ARM控制器通过控制所述摄像头的云台，进而控制所述摄像头的仰俯，所述摄像头安装在所述云台上。
在一些实施例中，所述ARM控制器控制所述探照灯的亮度。
在一些实施例中，所述声呐包括前视声呐以及对底声呐。
在一些实施例中，所述降压模块包括24v-10v DC-DC降压模块以及24v-5v DC-DC降压模块。
在一些实施例中，所述被控制硬件还包括舵机，所述舵机分别与所述ARM控制器及所述电子调速器连接。
本发明实施例提供一种ROV硬件系统，系统包括PC端、脐带缆以及ROV硬件，ROV硬件包括24V锂电池、控制仓以及被控制硬件，控制仓由24V锂电池供电，并通过脐带缆与PC端通讯，其中：控制仓包括旋钮开关、继电器、电子开关、电子调速器、电力载波模块、降压模块、ARM控制器以交换机；被控制硬件包括推进器、摄像头、声呐、探照灯以及水深传感器；旋钮开关与24V锂电池及继电器连接，用于控制控制仓的通断电，并通过继电器控制电子开关，利用电子开关进行通断控制，防止大电流击穿旋钮开关；电子调速器，用于控制推进器的运动；电力载波模块，用于转换电力信号，使得控制仓能够通过脐带缆与PC端通讯。降压模块，用于将24V锂电池提供的24V供电降为ARM控制器、交换机、摄像头以及水深传感器所需电压。ARM控制器，用于控制电子调速器、摄像头以及探照灯，并接收声呐的声呐监测信号及水深探测器的信号水深监测信号；交换机，用于建立摄像头、声呐、电力载波模块以及ARM控制器之间的以太网数据传输。本发明提供的硬件系统具备更高的抗干扰性，结构简洁明了，各部分分工明确，通用性好，且便于后期维护，可广泛用于深海作业型ROV控制系统中，实现对水下机器人系统的灵活控制，使得水下机器人的运动更加稳定，提高水下机器人的控制精度，其稳定性好、可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的ROV硬件系统一个实施例结构示意图；
图2是本发明实施例提供的ROV硬件的一个实施例结构示意图。
具体实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本发明中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本发明所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本发明实施例提供一种ROV硬件系统，请参阅图1，该系统包括PC端10、脐带缆20以及ROV硬件30，ROV硬件30包括24V锂电池31、控制仓以及被控制硬件，控制仓由24V锂电池31供电，并通过脐带缆20与PC端10通讯。其中，ROV硬件系统在工作时，PC端10在岸上，ROV硬件30下水作业，ROV硬件30为水下机器人，以下分别进行详细说明。
请参阅图2，图2是本发明实施例提供的ROV硬件系统中ROV硬件的一个实施例结构示意图。如图2所示，本发明实施例中，控制仓包括旋钮开关11、继电器12、电子开关13、电子调速器14(VESC)、电力载波模块15、降压模块(包括24v-10v DC-DC降压模块161以及24v-5vDC-DC降压模块162)、ARM控制器17以交换机18，其中，交换机18为4口交换机模组。
被控制硬件包括推进器21、摄像头22、声呐(包括前视声呐231以及对底声呐232)、探照灯24以及水深传感器25。
旋钮开关11与24V锂电池31及继电器12连接，用于控制控制仓的通断电，并通过继电器12控制电子开关13，利用电子开关13进行通断控制，防止大电流击穿旋钮开关11，具体地，24V直流输入通过旋钮开关11进行第一层控制，在旋钮开关11中手动旋上旋钮进行上电(下水前)，控制整个控制仓的通断电。旋钮开关11连接继电器12，通过继电器12来控制电子开关13，在大电流的回路里利用电子开关13进行通断控制，防止大电流击穿旋钮开关11。
电子调速器14，用于控制推进器21的运动。
电力载波模块15，用于转换电力信号，使得控制仓能够通过脐带缆20与PC端10通讯。
24v-10v DC-DC降压模块161以及24v-5v DC-DC降压模块162，用于将24V锂电池31提供的24V供电降为ARM控制器17、交换机18、摄像头22以及水深传感器25所需电压。
ARM控制器17，用于控制电子调速器14、摄像头22以及探照灯24，并接收声呐23的声呐监测信号及水深探测器的信号水深监测信号；
交换机18，用于建立摄像头22、前视声呐231、对底声呐232、电力载波模块15以及ARM控制器17之间的以太网数据传输。
在一些实施例中，电子开关13应用于推进器控制回路上，用于控制推进器21的通断电。
在一些实施例中，推进器控制回路包括24V锂电池31、电子开关13、电子调速器14以及推进器21。
在一些实施例中，ARM控制器17通过CAN信号与电子调速器14通讯，以控制推进器21。
在一些实施例中，电子调速器14应用Chibi0S嵌入式实时操作系统，其高性能保证了ROV多任务的实时处理，并且稳定性好，扩展性强。
在一些实施例中，ARM控制器17通过控制摄像头22的云台，进而控制摄像头22的仰俯，其中，摄像头22安装在云台上。在一些实施例中，ARM控制器17控制探照灯24的亮度。具体地，ARM控制器用来控制整体控制仓，通过CAN信号与电子调速器14通讯，控制推进器21，并且控制摄像22云台的俯仰、探照灯24的亮度以及接收多种传感器的监测信号。
在一些实施例中，被控制硬件还包括舵机26，舵机26分别与ARM控制器17及电子调速器14连接。
本发明有以下优点，良好的硬件系统保证了ROV有更好的操控能力，能够适应更复杂的水下环境。
硬件系统设计上具有保护环节，避免单一模块失效而丧失整体功能。
综上所述，本发明实施例提供一种ROV硬件系统，该系统包括PC端10、脐带缆20以及ROV硬件30，ROV硬件30包括24V锂电池31、控制仓以及被控制硬件，控制仓由24V锂电池31供电，并通过脐带缆20与PC端10通讯，其中：控制仓包括旋钮开关11、继电器12、电子开关13、电子调速器14、电力载波模块15、降压模块、ARM控制器17以交换机18；被控制硬件包括推进器21、摄像头22、声呐23、探照灯24以及水深传感器25；旋钮开关11与24V锂电池31及继电器12连接，用于控制控制仓的通断电，并通过继电器12控制电子开13关，利用电子开关13进行通断控制，防止大电流击穿旋钮开关11；电子调速器14，用于控制推进器21的运动；电力载波模块15，用于转换电力信号，使得控制仓能够通过脐带缆20与PC端10通讯。降压模块，用于将24V锂电池31提供的24V供电降为ARM控制器17、交换机18、摄像头22以及水深传感器25所需电压，ARM控制器17，用于控制电子调速器14、摄像头22以及探照灯24，并接收声呐23的声呐监测信号及水深探测器的信号水深监测信号，交换机18，用于建立摄像头22、前视声呐231、对底声呐232、电力载波模块15以及ARM控制器17之间的以太网数据传输。本发明提供的硬件系统具备更高的抗干扰性，结构简洁明了，各部分分工明确，通用性好，且便于后期维护，可广泛用于深海作业型ROV控制系统中，实现对水下机器人系统的灵活控制，使得水下机器人的运动更加稳定，提高水下机器人的控制精度，其稳定性好、可靠性高。
本发明采用电缆线盘实现PC端与水下机器人的通讯，安全可靠、稳定性好。硬件控制系统有很强的应用能力，使得ROV具有良好操控性能。
以上对本发明实施例所提供的一种ROV硬件系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施例进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施例及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种ROV硬件系统，其特征在于，所述系统包括PC端、脐带缆以及ROV硬件，所述ROV硬件包括24V锂电池、控制仓以及被控制硬件，所述控制仓由所述24V锂电池供电，并通过所述脐带缆与所述PC端通讯，其中：
所述控制仓包括旋钮开关、继电器、电子开关、电子调速器、电力载波模块、降压模块、ARM控制器以交换机；
所述被控制硬件包括推进器、摄像头、声呐、探照灯以及水深传感器；
所述旋钮开关与所述24V锂电池及所述继电器连接，用于控制所述控制仓的通断电，并通过所述继电器控制所述电子开关，利用所述电子开关进行通断控制，防止大电流击穿所述旋钮开关；
所述电子调速器，用于控制所述推进器的运动；
电力载波模块，用于转换电力信号，使得控制仓能够通过所述脐带缆与所述PC端通讯；
所述降压模块，用于将所述24V锂电池提供的24V供电降为所述ARM控制器、所述交换机、所述摄像头以及所述水深传感器所需电压。
所述ARM控制器，用于控制所述电子调速器、所述摄像头以及所述探照灯，并接收所述声呐的声呐监测信号及所述水深探测器的信号水深监测信号；
所述交换机，用于建立所述摄像头、所述声呐、所述电力载波模块以及所述ARM控制器之间的以太网数据传输。
2.根据权利要求1所述的ROV硬件系统，其特征在于，所述电子开关应用于推进器控制回路上，用于控制所述推进器的通断电。
3.根据权利要求2所述的ROV硬件系统，其特征在于，所述推进器控制回路包括所述24V锂电池、所述电子开关、所述电子调速器以及所述推进器。
4.根据权利要求3所述的ROV硬件系统，其特征在于，所述ARM控制器通过CAN信号与所述电子调速器通讯，以控制所述推进器。
5.根据权利要求4所述的ROV硬件系统，其特征在于，所述电子调速器应用ChibiOS嵌入式实时操作系统。
6.根据权利要求5所述的ROV硬件系统，其特征在于，所述ARM控制器通过控制所述摄像头的云台，进而控制所述摄像头的仰俯，所述摄像头安装在所述云台上。
7.根据权利要求6所述的ROV硬件系统，其特征在于，所述ARM控制器控制所述探照灯的亮度。
8.根据权利要求7所述的ROV硬件系统，其特征在于，所述声呐包括前视声呐以及对底声呐。
9.根据权利要求8所述的ROV硬件系统，其特征在于，所述降压模块包括24v-10v DC-DC降压模块以及24v-5v DC-DC降压模块。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的ROV硬件系统，其特征在于，所述被控制硬件还包括舵机，所述舵机分别与所述ARM控制器及所述电子调速器连接。
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