一種深海作業(yè)型rov推進(jìn)器系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水下機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種深海作業(yè)型ROV推進(jìn)器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 海洋是目前尚未被大范圍開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域，尤其是海底復(fù)雜的環(huán)境以及深海中豐富多 樣的自然資源，這些因素促使世界各個(gè)國(guó)家投入大量的人力、物力、財(cái)力在海洋探測(cè)，尤其 是深海探測(cè)和深海作業(yè)研宄中。盡管海洋開(kāi)發(fā)技術(shù)尚未完全成熟，但是目前水下機(jī)器人在 深海作業(yè)方面還是取得了廣泛的科研價(jià)值、工程經(jīng)驗(yàn)以及經(jīng)濟(jì)效益，水下機(jī)器人的研宄也 為國(guó)防建設(shè)海洋板塊提供了一個(gè)重要研宄方向。水下機(jī)器人分為兩種：一種是自主型，稱為 AUV ;另一種是遠(yuǎn)程操控型，稱為ROV。ROV是一種操控者通過(guò)電纜遠(yuǎn)程操控機(jī)器人在水下作 業(yè)勘探的機(jī)器人。ROV推進(jìn)系統(tǒng)分為電力推進(jìn)系統(tǒng)和液壓推進(jìn)系統(tǒng)。前者使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)推 進(jìn)器（通常為螺旋槳）產(chǎn)生推力驅(qū)動(dòng)R0V，后者則使用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器。
[0003] 目前關(guān)于作業(yè)型ROV推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一些設(shè)計(jì)中，《模塊化水下機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)》《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造》2012年第1期，該文中設(shè)計(jì)的模塊化方式，在推進(jìn)器方面采用的是 水下計(jì)算機(jī)連接RS232后，再連接CAN卡的方式，由CAN收發(fā)器控制開(kāi)關(guān)閥伺服閥液壓流量 控制。但通信結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不易與控制機(jī)直接接口，現(xiàn)有的CAN接口卡與以太網(wǎng)網(wǎng)卡相比 大都價(jià)格昂貴，而且CAN現(xiàn)場(chǎng)總線無(wú)論是其通信距離還是通信速率都無(wú)法和以太網(wǎng)相比。 《作業(yè)型ROV液壓系統(tǒng)研制與艏向控制技術(shù)研宄》浙江大學(xué)馬新軍論文中所設(shè)計(jì)的"海王二 號(hào)" R0V，采用的采用美國(guó)國(guó)家儀器公司的產(chǎn)品Compact RIO(簡(jiǎn)稱CRI0)控制器運(yùn)算處驅(qū) 動(dòng)分配傳輸給ECU，在連接放大器到給液壓推進(jìn)系統(tǒng)。雖然控制器擁有堅(jiān)固的硬件架構(gòu)、帶 有可重新配置的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的機(jī)箱，接插比較方便，但是成本非常高。且其ECU和放 大電路中也沒(méi)有做明確的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)9個(gè)螺旋槳，包括4個(gè)小螺旋槳和5個(gè)大螺旋槳方 式，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上以及各環(huán)節(jié)部件分配上的難度也是大大提高的，占用過(guò)多的空間。在實(shí)際 的應(yīng)用中也容易造成隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供能夠提高推進(jìn)系統(tǒng)執(zhí)行能力和效率的，一種深海作業(yè)型ROV 推進(jìn)器系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種深海作業(yè)型ROV推進(jìn)器系統(tǒng)，包括ROV控制器、通信單元、推力分配單元、液壓 單元、驅(qū)動(dòng)單元、推進(jìn)器比例閥和推進(jìn)器單元；
[0007] ROV控制器根據(jù)ROV當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生六自由度的速度控制指令；
[0008] 通信單元采用TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信方式，將ROV控制器產(chǎn)生的速度控制指令傳送給 推力分配單元；
[0009] 推進(jìn)器單元包括4個(gè)水平推進(jìn)器和3個(gè)垂直推進(jìn)器；
[0010] 推力分配單元根據(jù)接收到的速度控制指令，將指令分解，得到每個(gè)推進(jìn)器的推力 值傳送給驅(qū)動(dòng)單元；
[0011] 驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)接收到的推力值輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，傳送給推進(jìn)器比例閥，調(diào)節(jié) 推進(jìn)器比例閥的開(kāi)合；
[0012] 液壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)推進(jìn)器比例閥將液壓油傳送給推進(jìn)器單元。
[0013] 本發(fā)明一種深海作業(yè)型ROV推進(jìn)器系統(tǒng)還可以包括：
[0014] 1、4個(gè)水平推進(jìn)器位于運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系水平面上，4個(gè)水平推進(jìn)器分別與運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系 的X坐標(biāo)軸呈α角放置，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的原點(diǎn)到每個(gè)水平推進(jìn)器的中軸線的距離為I 1,4個(gè)水 平推進(jìn)器分別為：第一水平推進(jìn)器T1、第二水平推進(jìn)器T2、第三水平推進(jìn)器T 3和第四水平推 進(jìn)器Τ4, 3個(gè)垂直推進(jìn)器分別為：第一垂直推進(jìn)器T5、第二垂直推進(jìn)器T6和第三垂直推進(jìn)器 Τ7,推力分配單元產(chǎn)生的各推進(jìn)器的推力依次為：第一水平推進(jìn)器推力％、第二水平推進(jìn)器 推力/?、第三水平推進(jìn)器推力/?、第四水平推進(jìn)器推力7?、第一垂直推進(jìn)器推力'、第二 垂直推進(jìn)器推力G 6和第三垂直推進(jìn)器推力^，并且各推進(jìn)器推力滿足如下條件：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種深海作業(yè)型ROV推進(jìn)器系統(tǒng)，其特征在于：包括ROV控制器、通信單元、推力分 配單元、液壓?jiǎn)卧?、?qū)動(dòng)單元、推進(jìn)器比例閥和推進(jìn)器單元； R0V控制器根據(jù)R0V當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生六自由度的速度控制指令； 通信單元采用TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信方式，將R0V控制器產(chǎn)生的速度控制指令傳送給推力 分配單元； 推進(jìn)器單元包括4個(gè)水平推進(jìn)器和3個(gè)垂直推進(jìn)器； 推力分配單元根據(jù)接收到的速度控制指令，將指令分解，得到每個(gè)推進(jìn)器的推力值傳 送給驅(qū)動(dòng)單元； 驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)接收到的推力值輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，傳送給推進(jìn)器比例閥，調(diào)節(jié)推進(jìn) 器比例閥的開(kāi)合； 液壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)推進(jìn)器比例閥將液壓油傳送給推進(jìn)器單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海作業(yè)型R0V推進(jìn)器系統(tǒng)，其特征在于：所述的4個(gè)水 平推進(jìn)器位于運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系水平面上，4個(gè)水平推進(jìn)器分別與運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的x坐標(biāo)軸呈a角 放置，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的原點(diǎn)到每個(gè)水平推進(jìn)器的中軸線的距離為h，4個(gè)水平推進(jìn)器分別為： 第一水平推進(jìn)器、第二水平推進(jìn)器T 2、第三水平推進(jìn)器T3和第四水平推進(jìn)器T 4, 3個(gè)垂直 推進(jìn)器分別為：第一垂直推進(jìn)器T5、第二垂直推進(jìn)器T6和第三垂直推進(jìn)器T 7，推力分配單元 產(chǎn)生的各推進(jìn)器的推力依次為：第一水平推進(jìn)器推力％、第二水平推進(jìn)器推力巧2、第三水 平推進(jìn)器推力、第四水平推進(jìn)器推力巧4、第一垂直推進(jìn)器推力巧、、第二垂直推進(jìn)器推 力巧6和第三垂直推進(jìn)器推力，并且各推進(jìn)器推力滿足如下條件：
其中，第一垂直推進(jìn)器T5和第二垂直推進(jìn)器T 6位于R0V艏端，第一垂直推進(jìn)器T 5、第二 垂直推進(jìn)器T6和位于R0V艏端的第四水平推進(jìn)器T 4形成一個(gè)平面，該平面垂直運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系 的x軸并且與y軸呈0角，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系x軸到第一垂直推進(jìn)器T 5和第二垂直推進(jìn)器^的 空間距離分別為12，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的y軸到第一垂直推進(jìn)器T5和第二垂直推進(jìn)器T 6在xoz平 面上的投影的距離分別為13，第三垂直推進(jìn)器T7位于R0V艉端并且在xoz平面內(nèi)，第三垂 直推進(jìn)器1~ 7與運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的x軸成Y角，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的y軸到第三垂直推進(jìn)器T7的空間 距離為14，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的z軸到第一垂直推進(jìn)器T 5和第二垂直推進(jìn)器T 6在xoz平面上的投 影的距離分別為15。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種深海作業(yè)型R0V推進(jìn)器系統(tǒng)，其特征在于：所述的4 個(gè)水平推進(jìn)器呈水平菱形分布，4個(gè)水平推進(jìn)器的正向指向R0V內(nèi)側(cè)，并且4個(gè)水平推進(jìn)器 分別相對(duì)于R0V的前進(jìn)方向的夾角為30度，3個(gè)垂直推進(jìn)器呈三角形分布，其中兩個(gè)垂直推 進(jìn)器位于ROV艏端，另外一個(gè)垂直推進(jìn)器位于ROV艉端，并且每個(gè)垂直推進(jìn)器的軸向與ROV 豎直方向夾角為10度。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種深海作業(yè)型ROV推進(jìn)器系統(tǒng)。ROV控制器根據(jù)ROV當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生六自由度的速度控制指令；通信單元采用TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信方式，將ROV控制器產(chǎn)生的速度控制指令傳送給推力分配單元；推進(jìn)器單元包括4個(gè)水平推進(jìn)器和3個(gè)垂直推進(jìn)器；推力分配單元根據(jù)接收到的速度控制指令，將指令分解，得到每個(gè)推進(jìn)器的推力值傳送給驅(qū)動(dòng)單元；驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)接收到的推力值輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，傳送給推進(jìn)器比例閥，調(diào)節(jié)推進(jìn)器比例閥的開(kāi)合；液壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)推進(jìn)器比例閥將液壓油傳送給推進(jìn)器單元。本發(fā)明能夠提高推進(jìn)系統(tǒng)執(zhí)行能力和效率。
【IPC分類】B63G8-08, B63C11-52
【公開(kāi)號(hào)】CN104802971
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510224033
【發(fā)明人】魏延輝, 高葦杭, 劉合偉, 李光春, 楊子揚(yáng), 于媛媛, 周星和, 胡加興, 賈獻(xiàn)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月5日