一種深海作業型rov推進器系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于水下機器人技術領域，尤其涉及一種深海作業型ROV推進器系統。
【背景技術】
[0002] 海洋是目前尚未被大范圍開發的領域，尤其是海底復雜的環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國家投入大量的人力、物力、財力在海洋探測，尤其 是深海探測和深海作業研宄中。盡管海洋開發技術尚未完全成熟，但是目前水下機器人在 深海作業方面還是取得了廣泛的科研價值、工程經驗以及經濟效益，水下機器人的研宄也 為國防建設海洋板塊提供了一個重要研宄方向。水下機器人分為兩種：一種是自主型，稱為 AUV ;另一種是遠程操控型，稱為ROV。ROV是一種操控者通過電纜遠程操控機器人在水下作 業勘探的機器人。ROV推進系統分為電力推進系統和液壓推進系統。前者使用電機驅動推 進器（通常為螺旋槳）產生推力驅動R0V，后者則使用液壓馬達驅動推進器。
[0003] 目前關于作業型ROV推進系統結構的一些設計中，《模塊化水下機器人控制系統設 計》《機械設計與制造》2012年第1期，該文中設計的模塊化方式，在推進器方面采用的是 水下計算機連接RS232后，再連接CAN卡的方式，由CAN收發器控制開關閥伺服閥液壓流量 控制。但通信結構較復雜，不易與控制機直接接口，現有的CAN接口卡與以太網網卡相比 大都價格昂貴，而且CAN現場總線無論是其通信距離還是通信速率都無法和以太網相比。 《作業型ROV液壓系統研制與艏向控制技術研宄》浙江大學馬新軍論文中所設計的"海王二 號" R0V，采用的采用美國國家儀器公司的產品Compact RIO(簡稱CRI0)控制器運算處驅 動分配傳輸給ECU，在連接放大器到給液壓推進系統。雖然控制器擁有堅固的硬件架構、帶 有可重新配置的現場可編程門陣列的機箱，接插比較方便，但是成本非常高。且其ECU和放 大電路中也沒有做明確的設計。其設計9個螺旋槳，包括4個小螺旋槳和5個大螺旋槳方 式，在結構設計上以及各環節部件分配上的難度也是大大提高的，占用過多的空間。在實際 的應用中也容易造成隱患。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供能夠提高推進系統執行能力和效率的，一種深海作業型ROV 推進器系統。
[0005] 本發明是通過以下技術方案實現的：
[0006] 一種深海作業型ROV推進器系統，包括ROV控制器、通信單元、推力分配單元、液壓 單元、驅動單元、推進器比例閥和推進器單元；
[0007] ROV控制器根據ROV當前的運動狀態產生六自由度的速度控制指令；
[0008] 通信單元采用TCP/IP的網絡通信方式，將ROV控制器產生的速度控制指令傳送給 推力分配單元；
[0009] 推進器單元包括4個水平推進器和3個垂直推進器；
[0010] 推力分配單元根據接收到的速度控制指令，將指令分解，得到每個推進器的推力 值傳送給驅動單元；
[0011] 驅動單元根據接收到的推力值輸出相應的電壓信號，傳送給推進器比例閥，調節 推進器比例閥的開合；
[0012] 液壓單元通過推進器比例閥將液壓油傳送給推進器單元。
[0013] 本發明一種深海作業型ROV推進器系統還可以包括：
[0014] 1、4個水平推進器位于運動坐標系水平面上，4個水平推進器分別與運動坐標系 的X坐標軸呈α角放置，運動坐標系的原點到每個水平推進器的中軸線的距離為I 1,4個水 平推進器分別為：第一水平推進器T1、第二水平推進器T2、第三水平推進器T 3和第四水平推 進器Τ4, 3個垂直推進器分別為：第一垂直推進器T5、第二垂直推進器T6和第三垂直推進器 Τ7,推力分配單元產生的各推進器的推力依次為：第一水平推進器推力％、第二水平推進器 推力/?、第三水平推進器推力/?、第四水平推進器推力7?、第一垂直推進器推力'、第二 垂直推進器推力G 6和第三垂直推進器推力^，并且各推進器推力滿足如下條件：
【主權項】
1. 一種深海作業型ROV推進器系統，其特征在于：包括ROV控制器、通信單元、推力分 配單元、液壓單元、驅動單元、推進器比例閥和推進器單元； R0V控制器根據R0V當前的運動狀態產生六自由度的速度控制指令； 通信單元采用TCP/IP的網絡通信方式，將R0V控制器產生的速度控制指令傳送給推力 分配單元； 推進器單元包括4個水平推進器和3個垂直推進器； 推力分配單元根據接收到的速度控制指令，將指令分解，得到每個推進器的推力值傳 送給驅動單元； 驅動單元根據接收到的推力值輸出相應的電壓信號，傳送給推進器比例閥，調節推進 器比例閥的開合； 液壓單元通過推進器比例閥將液壓油傳送給推進器單元。
2. 根據權利要求1所述的一種深海作業型R0V推進器系統，其特征在于：所述的4個水 平推進器位于運動坐標系水平面上，4個水平推進器分別與運動坐標系的x坐標軸呈a角 放置，運動坐標系的原點到每個水平推進器的中軸線的距離為h，4個水平推進器分別為： 第一水平推進器、第二水平推進器T 2、第三水平推進器T3和第四水平推進器T 4, 3個垂直 推進器分別為：第一垂直推進器T5、第二垂直推進器T6和第三垂直推進器T 7，推力分配單元 產生的各推進器的推力依次為：第一水平推進器推力％、第二水平推進器推力巧2、第三水 平推進器推力、第四水平推進器推力巧4、第一垂直推進器推力巧、、第二垂直推進器推 力巧6和第三垂直推進器推力，并且各推進器推力滿足如下條件：
其中，第一垂直推進器T5和第二垂直推進器T 6位于R0V艏端，第一垂直推進器T 5、第二 垂直推進器T6和位于R0V艏端的第四水平推進器T 4形成一個平面，該平面垂直運動坐標系 的x軸并且與y軸呈0角，運動坐標系x軸到第一垂直推進器T 5和第二垂直推進器^的 空間距離分別為12，運動坐標系的y軸到第一垂直推進器T5和第二垂直推進器T 6在xoz平 面上的投影的距離分別為13，第三垂直推進器T7位于R0V艉端并且在xoz平面內，第三垂 直推進器1~ 7與運動坐標系的x軸成Y角，運動坐標系的y軸到第三垂直推進器T7的空間 距離為14，運動坐標系的z軸到第一垂直推進器T 5和第二垂直推進器T 6在xoz平面上的投 影的距離分別為15。
3. 根據權利要求1或2所述的一種深海作業型R0V推進器系統，其特征在于：所述的4 個水平推進器呈水平菱形分布，4個水平推進器的正向指向R0V內側，并且4個水平推進器 分別相對于R0V的前進方向的夾角為30度，3個垂直推進器呈三角形分布，其中兩個垂直推 進器位于ROV艏端，另外一個垂直推進器位于ROV艉端，并且每個垂直推進器的軸向與ROV 豎直方向夾角為10度。
【專利摘要】本發明公開了一種深海作業型ROV推進器系統。ROV控制器根據ROV當前的運動狀態產生六自由度的速度控制指令；通信單元采用TCP/IP的網絡通信方式，將ROV控制器產生的速度控制指令傳送給推力分配單元；推進器單元包括4個水平推進器和3個垂直推進器；推力分配單元根據接收到的速度控制指令，將指令分解，得到每個推進器的推力值傳送給驅動單元；驅動單元根據接收到的推力值輸出相應的電壓信號，傳送給推進器比例閥，調節推進器比例閥的開合；液壓單元通過推進器比例閥將液壓油傳送給推進器單元。本發明能夠提高推進系統執行能力和效率。
【IPC分類】B63G8-08, B63C11-52
【公開號】CN104802971
【申請號】CN201510224033
【發明人】魏延輝, 高葦杭, 劉合偉, 李光春, 楊子揚, 于媛媛, 周星和, 胡加興, 賈獻強
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月5日