一种水下微型机器人喷射驱动系统技术方案

一种水下微型机器人喷射驱动系统，其特征在于：该系统包括单片机控制器、喷射泵驱动芯片、喷射泵、通信接口、锂电池、磁电开关和电源转换模块；本发明专利技术具体效果及优点如下：本发明专利技术设计的微型机器人喷射泵驱动系统，具有完善的电能管理、喷射泵驱动、串口通信等功能，可直接应用于水下微型机器人，有利于缩小水下机器人的体积。本发明专利技术设计的喷射泵驱动系统可实时检测喷射泵的工作状态及输出电流，具有可靠性高的特点。本发明专利技术设计的喷射泵驱动系统可应用于其它喷射泵驱动领域。

A driving system of underwater micro robot

【技术实现步骤摘要】
一种水下微型机器人喷射驱动系统
本专利技术涉及水下机器人
，具体的说是一种水下微型机器人喷射驱动系统。
技术介绍
随着科技的进步与发展，海洋科学的研究越来越受到我国海洋学家的重视，其中，水下机器人是海洋资源勘探、科学研究的重要技术手段，机器人可代替人类执行海洋环境勘测、开发相关的任务，越来越受到海洋科学研究领域的重视。常用的水下机器人驱动方式主要有螺旋桨驱动、舵驱动及混合驱动等方式。采用螺旋桨驱动的水下机器人，为防止螺旋桨工作过成中被其他物体缠绕，一般将螺旋桨设计在机器人内部，此时需要为螺旋桨设计槽道，因此螺旋桨驱动方式不适用于微型水下机器人的设计中。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种水下微型机器人喷射驱动系统，其目的是解决以往所存在的问题。技术方案：一种水下微型机器人喷射驱动系统，其特征在于：该系统包括单片机控制器、喷射泵驱动芯片、喷射泵、通信接口、锂电池、磁电开关和电源转换模块；锂电池连接磁电开关，磁电开关连接电源转换模块，电源转换模块连接通信接口、单片机控制器、喷射泵驱动芯片和喷射泵；单片机控制器连接通信接口和喷射泵驱动芯片；喷射泵驱动芯片连接喷射泵。所述单片机控制器、喷射泵驱动芯片、通信接口、磁电开关、电源转换模块集成在PCB电路板。PCB电路板采用四层板设计。在水下微型机器人的水平方向矢量布置4路喷射泵，垂直方向布置2路喷射泵。一种基于权利要求1所述的水下微型机器人喷射驱动系统所实施的水下微型机器人喷射驱动方法，所述控制方法如下：(1)首先，通过磁电开关使系统上电；(2)驱动系统上电后，单片机内部程序开始执行，进行通信端口初始化、中断初始化、喷射泵控制初始化；(3)当串口RS485有数据到来时，单片机进入串口中断程序，接收数据起始位，对数据的起始位进行判断，如果起始位接收正确，进入数据接收循环程序，根据接收的字节数判断数据是否接收完毕；数据接收完毕后返回主程序；(4)对接收的数据进行校验和验证，通过校验后，根据协议解析数据，单片机产生PWM控制信号，并将控制信号输出到对应的控制端口；(5)驱动芯片接收到控制端口的控制信号后，产生驱动电压，从而控制喷射泵旋转速度，实现机器人运动方向与速度的控制；(6)单片机进入定时中断服务程序，单片机采集驱动芯片ALERT的端口电压，当电压等于5V时，驱动芯片工作于保护模式，关闭喷射泵，当电压为不等于5V时，驱动芯片工作于正常模式，采集RSA端口的电压，计算出驱动芯片输出电流，如果大于设置的阈值，驱动芯片工作异常，关闭喷射泵；单片机通过串口发送喷射泵实时的工作状态，数据发送完毕后返回主程序；(7)驱动系统关闭时，用磁铁靠近干簧管，干簧管闭合，继电器复位线圈上电，继电器触点开关断开，驱动系统断电优点效果：本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种体积小、功耗低、集成度高的水下微型机器人喷射驱动系统，可有效缩小机器人的体积，使机器人具备在狭窄空间内部完成观测任务的能力。本专利技术主要包括：低功耗单片机控制器、喷射泵驱动芯片、喷射泵、RS485通信接口、锂电池、磁电开关、电源转换模块。所述低功耗单片机控制器、喷射泵驱动芯片、通信接口、磁电开关、电源转换模块集成在PCB电路板。所述PCB电路板采用四层板设计，集成度高，体积小。所述单片机控制器接收控制端发送的控制指令，解析指令，根据控制指令产生PWM控制信号。所述喷射泵驱动芯片根据接收的PWM信号产生控制电压，驱动喷射泵。所述驱动系统集成了6路喷射泵驱动芯片，单片机控制器通过I/O口与喷射泵驱动芯片连接。所述驱动芯片与单片机连接的端口有PWM、RSA、ALERT，单片机通过PWM端口控制驱动芯片输出的电压，通过RSA端口实时检测驱动芯片的输出电流，通过ALERT端口实时检测驱动芯片的工作状态。所述喷射驱动系统可在水平方向矢量布置4路喷射泵，垂直方向布置2路喷射泵，使机器人具备前进、后退、侧移、旋转、升沉运动的能力。所述RS485通信接口实现单片机控制器与远程控制端的通信，单片机通过TTL接口与RS485转换芯片连接。所述锂电池为驱动系统用电设备提供电能。所述锂电池输出端口连接了磁电开关，磁电开关由继电器、干簧管、电阻组成，磁电开关使机器人用户可通过磁铁控制锂电池电能输出端口的打开和关闭。所述继电器选用双线圈磁保持继电器。所述电源转换模块由芯片LM2576-5、LM1117-3.3组成，LM2576-5将锂电池输出的12VDC转换为5VDC，LM1117-3.35VDC转换为3.3VDC。所述控制程序集成在低功耗单片机控制器中，控制流程如下：(1)首先，用磁铁靠近干簧管，干簧管闭合，继电器置位线圈上电，继电器触点开关闭合，驱动系统上电。(2)驱动系统上电后，单片机内部程序开始执行，进行通信端口初始化、中断初始化、喷射泵控制初始化。(3)当串口RS485有数据到来时，单片机进入串口中断程序，接收数据起始位，对数据的起始位进行判断，如果起始位接收正确，进入数据接收循环程序，根据接收的字节数判断数据是否接收完毕。数据接收完毕后返回主程序。(4)对接收的数据进行校验和验证，通过校验后，根据协议解析数据，单片机产生PWM控制信号，并将控制信号输出到对应的控制端口。(5)驱动芯片接收到控制信号后，产生驱动电压，从而控制喷射泵旋转速度，实现机器人运动方向与速度的控制。(6)单片机进入定时中断服务程序，单片机采集驱动芯片采集驱动芯片ALERT的端口电压，当电压等于5V时，驱动芯片工作于保护模式，关闭喷射泵，当电压为不等于5V时，驱动芯片工作于正常模式，采集RSA端口的电压，计算出驱动芯片输出电流，如果大于设置的阈值，驱动芯片工作异常，关闭喷射泵。单片机通过串口发送喷射泵实时的工作状态，数据发送完毕后返回主程序。(7)驱动系统关闭时，用磁铁靠近干簧管，干簧管闭合，继电器复位线圈上电，继电器触点开关断开，驱动系统断电。本专利技术具体效果及优点如下：1.本专利技术设计的微型机器人喷射泵驱动系统，具有完善的电能管理、喷射泵驱动、串口通信等功能，可直接应用于水下微型机器人，有利于缩小水下机器人的体积。2.本专利技术设计的喷射泵驱动系统可实时检测喷射泵的工作状态及输出电流，具有可靠性高的特点。3.本专利技术设计的喷射泵驱动系统可应用于其它喷射泵驱动领域。附图说明：图1喷射驱动系统总结结构图2单片机最下系统图3喷射泵驱动电路图4RX485通信接口图5磁电开关原理图图6电源转换模块原理图图7喷射驱动系统软件流程图具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。一种水下微型机器人喷射驱动系统，其特征在于：该系统包括低功耗单片机控制器、喷射泵驱动芯片、喷射泵、RS485通信接口、锂电池、磁电开关和电源转换模块；锂电池连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下微型机器人喷射驱动系统，其特征在于：该系统包括单片机控制器、喷射泵驱动芯片、喷射泵、通信接口、锂电池、磁电开关和电源转换模块；/n锂电池连接磁电开关，磁电开关连接电源转换模块，电源转换模块连接通信接口、单片机控制器、喷射泵驱动芯片和喷射泵；/n单片机控制器连接通信接口和喷射泵驱动芯片；/n喷射泵驱动芯片连接喷射泵。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下微型机器人喷射驱动系统，其特征在于：该系统包括单片机控制器、喷射泵驱动芯片、喷射泵、通信接口、锂电池、磁电开关和电源转换模块；
锂电池连接磁电开关，磁电开关连接电源转换模块，电源转换模块连接通信接口、单片机控制器、喷射泵驱动芯片和喷射泵；
单片机控制器连接通信接口和喷射泵驱动芯片；
喷射泵驱动芯片连接喷射泵。


2.根据权利要求1所述的一种水下微型机器人喷射驱动系统，其特征在于：所述单片机控制器、喷射泵驱动芯片、通信接口、磁电开关、电源转换模块集成在PCB电路板。


3.根据权利要求1所述的一种水下微型机器人喷射驱动系统，其特征在于：PCB电路板采用四层板设计。


4.根据权利要求1所述的一种水下微型机器人喷射驱动系统，其特征在于：在水下微型机器人的水平方向矢量布置4路喷射泵，垂直方向布置2路喷射泵。


5.一种基于权利要求1所述的水下微型机器人喷射驱动系统所实施的水下微型机器人喷射驱动方法，其特征在于：
所述控制方法如下：
(1)首先，通过磁电开关使系统上电；
(2)驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯迎宾，于洋，高宏伟，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21