一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】(1)、(3)、(4)、(5)分別是分布在水下機器人的頭部尾部及兩側(cè)的加速度捷聯(lián)陀螺儀傳感器，(2)是一個三軸加速度傳感器與一個三軸的陀螺儀組成的感應(yīng)芯片MPU6050和一個三軸磁場計RMG144的復(fù)合體，這些傳感芯片通過I2C總線，將感應(yīng)到的各個軸的加速度、加速度及磁場強度發(fā)送給主處理器，由主處理器完成姿態(tài)的初始計算，確定絕對的空間坐標系。之后完成姿態(tài)的演算和動作信號的判別，實時的控制水下機器人的穩(wěn)定，保證前后俯仰角在程序規(guī)定的角度上，也可以平衡左右的鰭，使水下機器人的動作姿態(tài)優(yōu)美，行進線路正確。
【專利說明】一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明本發(fā)明涉及一種水下機器人感應(yīng)模塊，具體地說是涉及一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]水下機器人的姿態(tài)平衡穩(wěn)定一直是這一類機器人最重要的控制過程。以往的控制都是通過極大地降低重心，來完成一種僵硬的穩(wěn)定，影響機器人的活動范圍和速度等性能。本發(fā)明一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)，通過多種傳感器分布式分布到魚身體的各個部位，實時解算出各個部位的運動變化。結(jié)合身體重心的磁場傳感器，確定空間的絕對變化位置，能夠?qū)崟r的維持水下機器人的動態(tài)平衡，相較于之前的系統(tǒng)，具有性能好，實用性強和定位精確控制穩(wěn)定等特點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)，能夠高效的處理實時的空間定位，根據(jù)水下機器人的不同狀態(tài)完成對水下機器人平衡的控制。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種水下機器人感應(yīng)模塊，通過磁場、陀螺儀和加速度傳感器，能夠高效的處理實時的空間定位，根據(jù)水下機器人的不同狀態(tài)完成對水下機器人平衡的控制。。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括如下幾個部分:1、3、4、5分別是分布在水下機器人的頭部尾部及兩側(cè)的加速度捷聯(lián)陀螺儀傳感器，2是一個三軸加速度傳感器與一個三軸的陀螺儀組成的感應(yīng)芯片MPU6050和一個三軸磁場計RM G144的復(fù)合體，這些傳感芯片通過I2C總線，將感應(yīng)到的各個軸的加速度、加速度及磁場強度發(fā)送給主處理器，由主處理器完成姿態(tài)的初始計算，確定絕對的空間坐標系。之后完成姿態(tài)的演算和動作信號的判別，實時的控制水下機器人的穩(wěn)定，保證前后俯仰角在程序規(guī)定的角度上，也可以平衡左右的鰭，使水下機器人的動作姿態(tài)優(yōu)美，行進線路正確。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)，通過多種傳感器分布式分布到魚身體的各個部位，實時解算出各個部位的運動變化。結(jié)合身體重心的磁場傳感器，確定空間的絕對變化位置，能夠?qū)崟r的維持水下機器人的動態(tài)平衡，相較于之前的系統(tǒng)，具有性能好，實用性強和定位精確控制穩(wěn)定等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本發(fā)明一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的流程示意圖
圖3是本發(fā)明一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)確定空間絕對位置的原理示意圖。

【具體實施方式】
[0007]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述:
如圖1所示，1、3、4、5分別是分布在水下機器人的頭部尾部及兩側(cè)的加速度捷聯(lián)陀螺儀傳感器，2是一個三軸加速度傳感器與一個三軸的陀螺儀組成的感應(yīng)芯片MPU6050和一個三軸磁場計RM G144的復(fù)合體，這些傳感芯片通過I2C總線，將感應(yīng)到的各個軸的加速度、加速度及磁場強度發(fā)送給主處理器。
[0008]如圖2所示，是主處理器完成2姿態(tài)計算的流程圖。首先開機后主處理器確定初始狀態(tài)下角速度為O的時候，各個軸的加速度值，確定這三個軸的加速度合力值及其方向。確定此時的三個軸的磁場強度值，解算出他們的合磁場大小方向。
[0009]如圖3所示，以重力方向為Z軸的負方向，以磁力方向為Y軸正方向，取正交與這兩個方向的唯一方向為X軸，并且以右手定理確定X軸的正方向。此時便可以擺脫芯片所處的位置，實時的確定空間所處的位置，描繪出在絕對空間中，水下機器人感應(yīng)模塊所移動過的位置。完成初始化之后，中央處理器實時的獲取加速度傳感器和陀螺儀傳感器的各軸的加速度信息及加速度信息。利用如上文所描述建立的絕對坐標系，根據(jù)每個軸的加速度積分算出當前速度值，再積分算出每個軸的位移值。根據(jù)角速度值，積分算出當前的角度。然后將這些數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫之中。獲得當前的各個軸加速度后，根據(jù)角度的變化量，實時的計算出當前的重力所應(yīng)該處于的角度，再由上文初始化過程中重力的大小，分別計算重力在三個絕對坐標系上的分量，并剔除掉。
[0010]然后根據(jù)三軸磁力傳感器實時的數(shù)據(jù)，與獲得的角度、速度信息比對，做兩個數(shù)據(jù)的加權(quán)糾正。以確保加速度值的非線性變化及陀螺儀的零漂等誤差不會再最終的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生累積的誤差，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。完成以上的計算后，就可以實時的在空間坐標系中標定當前水下機器人感應(yīng)模塊所處的三軸坐標點，也可以實時的獲取它的當前速度、角度、加速度。將這些數(shù)據(jù)全部記錄到中央處理器緩存中的數(shù)據(jù)庫中，以備判別的程序?qū)崟r調(diào)用。
[0011]1、3、4、5分別是分布在水下機器人的頭部尾部及兩側(cè)的加速度捷聯(lián)陀螺儀傳感器，它們也將各自的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給中央處理器，中央處理器根據(jù)它們的變化量，結(jié)合之前確定的2的絕對位置，累積出這四個點的絕對位置。
[0012]程序根據(jù)分布在水下機器人內(nèi)部的這五個點的絕對位置，判斷出水下機器人的姿態(tài)，實時的控制水下機器人的穩(wěn)定，保證前后俯仰角在程序規(guī)定的角度上，也可以平衡左右的鰭，使水下機器人的動作姿態(tài)優(yōu)美，行進線路正確。
[0013]本發(fā)明中涉及的未說明部份與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)由:(1)、(3)、(4)、(5)分別是分布在水下機器人的頭部尾部及兩側(cè)的加速度捷聯(lián)陀螺儀傳感器，(2)是一個三軸加速度傳感器與一個三軸的陀螺儀組成的感應(yīng)芯片MPU6050和一個三軸磁場計RM G144的復(fù)合體，這些傳感芯片通過I2C總線，將感應(yīng)到的各個軸的加速度、加速度及磁場強度發(fā)送給主處理器，由主處理器完成姿態(tài)的初始計算，確定絕對的空間坐標系，之后完成姿態(tài)的演算和動作信號的判別，實時的控制水下機器人的穩(wěn)定，保證前后俯仰角在程序規(guī)定的角度上，也可以平衡左右的鰭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式水下仿生機器人姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)，其特征是:(I)、(3)、(4)、(5)它們也將各自的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給中央處理器，中央處理器根據(jù)它們的變化量，結(jié)合確定的(2)的絕對位置，累積出這四個點的絕對位置。
【文檔編號】G05D1/08GK104516353SQ201310451379
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】婁保東 申請人:南京專創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)有限公司