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File metadata and controls

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基于全志H3的水下机器人控制系统

flow_chart

系统框图如上:

在机器人运动控制上,本控制系统以基于全志H3的nanopi开发板为核心,驱动整体系统系统。全志H3负责驱动外设,与加速度计、深度传感器及声纳等设备进行通讯,实时解析水下机器人当前的姿态、位置等信息时,再结合姿态信息与上位机发送的控制指令驱动推进器(采用多路PWM拓展IC-PCA9685),实时控制ROV的运动。

在供能系统上,本系统将逻辑部分与功率部分隔离。由于长距离能源传输的需要,本系统采用310V高压从地面站将能源输送到ROV端。对于推进器、机械臂等高功率设备供能,采用了定制大功率小型开关电源(采用隔离拓扑,约720W),将310V转为24V,再根据需要构建Buck转为7.2V。这一路电源转为功率设备设计。而在逻辑控制部分供能,采用隔离式反激式降压,将310V转为12V输出。再由板上集成Buck电路转为5V/3.3V,供传感器、交换机,NanoPi等设备使用。两路电源相互隔离,避免功率设备的浪涌损坏逻辑部分电路。

通讯系统上,为保证系统的高可拓展性,控制系统基于全志H3与控制器,引出了多样的通讯接口。在以太网通讯上,系统基于瑞昱RTL8305构建交换机,拓展多路以太网接口,为机器人系统内网络摄像头、电力载波透传、NanoPi等多个设备相互通讯。同时基于wk2132的I2C转UART,MAX485串口转RS485。为多样的传感器外设接入提供可能。

系统构建与测试

3D

system

为改善水下机器人内部散热,于机器前部设置3D打印框架,布置大功率散热风扇,加强机器人对流散热,导出NanoPi及JY901的温度传感器数据实际测试,散热风扇可将逻辑部分压制在36度,可维持通讯长期稳定。