CN209590642U

CN209590642U - 水下机器人信息转换和处理系统

Info

Publication number: CN209590642U
Application number: CN201822214616.5U
Authority: CN
Inventors: 张晓峻; 桑恩方; 张扬; 邹永春
Original assignee: Ruijin Tianjin Tripod Technology Co Ltd
Current assignee: Ruijin Tianjin Tripod Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-11-05
Anticipated expiration: 2028-12-27

Abstract

本实用新型提出了一种水下机器人信息转换和处理系统，包括地面主控机和水下机器人主体；水下机器人主体包括探测装置、驱动装置、主处理板、串口服务器和交换机；所述主处理板通过RS232串口连接串口服务器；串口服务器连接水下交换机，所述水下交换机通过网桥连接地上交换机，所述地上交换机连接地面工控机。将水下机器人的测高声呐、漏水检测器等传输TTL信号的探测设备或者驱动设备，统一集成连接在主处理板的IO接口，进行信号传输，便于主处理板对采集的信号进行统一处理。同时有效的缩短了TTL信号的传输距离，有利于信号的保真；利用RJ45接口锁紧特性，在与水下交换机连接时，不易脱落，两个交换机之间采用脐带电缆连接，实现信号的远距离传输。

Description

水下机器人信息转换和处理系统

技术领域

本实用新型涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种水下机器人信息转换和处理系统。

背景技术

水下机器人系统设备需要与地面计算机实时通讯，实现探测信息传输和控制指令传输。水下机器人系统搭载的设备种类多，通讯方式、通讯速率多样化。现有的水下机器人各个探测器和驱动器和主控电路在通信过程中，常出现通信接口不统一，不能实现高速通信，对于水下画面和探测数据的传输，严重影响了传输速率。并且由于现有的水下机器人在传输水下画面和信息时，采用主控电路和摄像机直接连接地面显控终端，造成远距离传输画面失真，探测数据和画面不同步，影响地上显控终端的信息呈现。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种水下机器人信息转换和处理系统，适用于水下机器人的信息转换与处理，实现水下机器人搭载的设备与地面工控机远距离、高速通讯。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种水下机器人信息转换和处理系统，包括地面主控机和水下机器人主体；所述水下机器人主体包括探测装置、驱动装置、主处理板、串口服务器和交换机，所述探测装置包括测高声呐、漏水检测器、深度计、电子罗盘、光纤陀螺，所述驱动装置包括第一推进器、第二推进器、摄像头驱动器、LED驱动器；所述测高声呐、摄像头驱动器、漏水检测器、深度计、LED驱动器分别通过IO口连接主处理板，所述电子罗盘、光纤陀螺、第一推进器和第二推进器分别通过RS232串口连接串口服务器，所述主处理板通过RS232串口连接串口服务器；所述串口服务器连接水下交换机，所述水下交换机通过网桥连接地上交换机，所述地上交换机连接地面工控机。

优选的，所述串口服务器为5端口串口服务器。

在上述任一方案中优选的是，所述网桥包括位于水下的第一网桥和位于地上的第二网桥，所述第一网桥与第二网桥之间采用脐带电缆连接。

在上述任一方案中优选的是，所述主处理板采用PIC单片机,型号为PIC18F6621I/PT。

在上述任一方案中优选的是，所述第一网桥和第二网桥采用型号为WD-E1000M-G的载波通信器。

在上述任一方案中优选的是，所述水下交换机还连接摄像机和图像声呐，用于获取图像信息。

在上述任一方案中优选的是，所述串口服务器与水下交换机之间、水下交换机和网桥之间均采用RJ45接口连接。

根据本实用新型实施例提供的水下机器人信息转换和处理系统，相比于现有的水下机器人系统，至少具有以下优点：

1、将水下机器人的测高声呐、漏水检测器、深度计、LED驱动器等传输TTL信号的探测设备或者驱动设备，统一集成连接在主处理板的IO接口，进行信号传输，便于主处理板对采集的信号进行统一处理。同时有效的缩短了TTL信号的传输距离，有利于信号的保真。

2、将主处理板和摄像头驱动器连接，保证摄像头开启，获得图像的时序一致性，实现了各个探测信号和图像信号同步传输。

3、将主处理板和电子罗盘以及光纤陀螺仪统一连接至串口服务器，再利用串口服务器将RS232串口统一转换为RJ45接口，利用RJ45接口具有锁紧特性，在与水下交换机连接时，不易脱落，两个交换机之间采用脐带电缆连接，实现信号的远距离传输。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的一种水下机器人信息转换和处理系统的电路结构连接框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种水下机器人信息转换和处理系统的串口服务器的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的一种水下机器人信息转换和处理系统的主处理板的电路原理图；

图4为图3所示实施例提供的一种水下机器人信息转换和处理系统的主处理板的时钟电路的电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的一种水下机器人信息转换和处理系统的交换机的电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的一种水下机器人信息转换和处理系统的网桥的电路原理图；

图中：

1、地面工控机；2、地上交换机；3、第一网桥；4、第二网桥；5、水下交换机；6、主处理板；7、串口服务器；601、测高声呐；602、漏水检测器；603、深度计；604、电子罗盘；605、光纤陀螺；606、第一推进器；607、第二推进器；608、摄像头驱动器；609、LED驱动器；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-6所示，本实用新型实施例的一种水下机器人信息转换和处理系统，包括地面主控机和水下机器人主体；所述水下机器人主体包括探测装置、驱动装置、主处理板6、串口服务器7和交换机，所述探测装置包括测高声呐601、漏水检测器602、深度计603、电子罗盘604、光纤陀螺605，所述驱动装置包括第一推进器606、第二推进器607、摄像头驱动器608、LED驱动器609；所述测高声呐601、摄像头驱动器608、漏水检测器602、深度计603、LED驱动器609分别通过IO口连接主处理板6，所述电子罗盘604、光纤陀螺605、第一推进器606和第二推进器607分别通过RS232串口连接串口服务器7，所述主处理板6通过RS232串口连接串口服务器7；所述串口服务器7连接水下交换机5，所述水下交换机5通过网桥连接地上交换机2，所述地上交换机2连接地面工控机1。

在本实用新型的一个实施例中，主处理板6具有2个RS232串口和多个I/O端口。通过端口1的RS232采集测高声呐601的信号，通过I/O端口采集漏水传感器的信号，通过深度计603采集深度信号，所有信号采集后通过端口2的RS232串口连接到串口服务器7。主处理板6通过端口2的RS232接收到的控制指令，通过IO口调节摄像头的观测角度，通过IO口驱动LED灯的亮度，控制电源的开关。采用5端口的串口服务器7实现串口信息与RJ45信息的转换。通过交换机将网络设备连接到网桥实现RJ45信息转与网桥信息的转换。网桥之间采用300m的脐带电缆，其中一对电源线，一对信号线。

如图2所示，优选的，所述串口服务器7为5端口串口服务器7。串口服务器7选用型号为ETH2232；内部集成了硬件TCP/IP协议栈，全透明传输，串口波特率高达119200bps。网络接口10/100M自适应。

如图6所示，所述网桥包括位于水下的第一网桥3和位于地上的第二网桥4，所述第一网桥3与第二网桥4之间采用脐带电缆连接。本实用新型中的网桥采用第一网桥3和第二网桥4采用型号为WD-E1000M-G的载波通信器；是一款高性能G.HN两芯线载波通信的核心模块，该模块结构紧凑，尺寸小巧，适合嵌入式应用。该模块支持g.hn标准协议。能与市面上的主流g.hn设备进行互通。最大TCP/IP带宽可以达到370Mbps。

如图3-4所示，所述主处理板6采用PIC单片机,型号为PIC18F6621I/PT。该单片机为8位CMOS单片机具有独特的RISC结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线(Harvard)结构，使指令具有单字长的特性，本发明采用单片机内部自带看门狗定时器，提高程序运行的可靠性。图4中在单片机的时钟接口设置时钟电路，以保证主处理板6通过IO口驱动摄像头时与其他传感器时，时钟一致。

如图5所示，为交换机的应用原理图，所述水下交换机5还连接摄像机和图像声呐，用于获取图像信息。

所述串口服务器与水下交换机之间、水下交换机和网桥之间均采用RJ45接口连接。实现了水下设备通讯方式、通讯速率多样化的兼容性，水下设备信息能够实时在地面计算中显示，控制指令能够通过地面工控机实时下发到水下设备中，实现载体的实时控制。

通讯速率要比电力猫高，其通讯的可靠性高。传统电力猫通讯采用的电力与通讯信号混在一起，采用同一传输介质，通讯质量受到动力设备的干扰。网桥技术将通讯信号与供电分开，解决了信号干扰问题，提高的通讯速率和可靠性；(2)网桥的双绞线通讯线缆可以做得很细与电缆封装到一起构成水下机器人的脐带电缆，比光缆更具工程应用性，此外网桥由于是电连接不需要光电复合的水密接插件，成本更低。根据网桥设计的脐带电缆具有线径细质量轻的优势，机器人信息转换与处理模块采用高集成度的设计方案，具有体积小质量轻的优势。因此，机器人具有更好的好的机动性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种水下机器人信息转换和处理系统，包括地面主控机和水下机器人主体；其特征在于，所述水下机器人主体包括探测装置、驱动装置、主处理板、串口服务器和交换机，所述探测装置包括测高声呐、漏水检测器、深度计、电子罗盘、光纤陀螺，所述驱动装置包括第一推进器、第二推进器、摄像头驱动器、LED驱动器；所述测高声呐、摄像头驱动器、漏水检测器、深度计、LED驱动器分别通过IO口连接主处理板，所述电子罗盘、光纤陀螺、第一推进器和第二推进器分别通过RS232串口连接串口服务器，所述主处理板通过RS232串口连接串口服务器；所述串口服务器连接水下交换机，所述水下交换机通过网桥连接地上交换机，所述地上交换机连接地面工控机。

2.根据权利要求1所述的水下机器人信息转换和处理系统，其特征在于，所述串口服务器为5端口串口服务器。

3.根据权利要求1所述的水下机器人信息转换和处理系统，其特征在于，所述网桥包括位于水下的第一网桥和位于地上的第二网桥，所述第一网桥与第二网桥之间采用脐带电缆连接。

4.根据权利要求1所述的水下机器人信息转换和处理系统，其特征在于，所述主处理板采用PIC单片机,型号为PIC18F6621I/PT。

5.根据权利要求3所述的水下机器人信息转换和处理系统，其特征在于，所述第一网桥和第二网桥采用型号为WD-E1000M-G的载波通信器。

6.根据权利要求1所述的水下机器人信息转换和处理系统，其特征在于，所述水下交换机还连接摄像机和图像声呐，用于获取图像信息。

7.根据权利要求1所述的水下机器人信息转换和处理系统，其特征在于，所述串口服务器与水下交换机之间、水下交换机和网桥之间均采用RJ45接口连接。