一種淺小型水下機器人甲板控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種淺小型水下機器人甲板控制系統，包括：用于實現兩個搖桿數據的采集，甲板單元電量的采集以及與水下機器人進行通信的主控板模塊；與主控板模塊通過視頻差分接收模塊、視頻差分發送模塊、第一485通信模塊、第二485通信模塊連接，實現通訊，用于對水下機器人的甲板控制系統進行控制的甲板單元主控模塊；用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理,以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行發送和接收的視頻差分接收模塊和視頻差分發送模塊；用于通過高低電平來判斷0或1，各協議只是定義01排布方式及意義的第一485通信模塊和第二485通信模塊。此外，本發明質量較輕，便于攜帶和維護操作簡便。
【專利說明】一種淺小型水下機器人甲板控制系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于水下機器人【技術領域】，尤其涉及一種淺小型水下機器人甲板控制系統。
【背景技術】
[0002]近幾十年水下機器人得到了長足的發展。水下機器人從20世紀50年代開始研制，最早始于開發和應用的無人潛水器，I960年世界上第一臺水下機器人誕生，取名為“⑶RV1”。世界上第一臺用于商業的水下機器人是美國的RCV-225，它主要應用于近海的開發作業，它的體積小，質量輕，它長66cm，寬51cm，高51cm，有82kg。它有四個推進器可以實現潛體的前進、后退及上升、下降，交流供電，220V/440V，50?60Hz，從此水下機器人產業開始形成，經過幾十年的發展，水下機器人產業已經逐漸成熟，全球從事水下機器人的廠家有上百家，可以提供包括整機、部件生產、售后等整套服務。小型水下機器人在很多國家都已經實現了商業化，但是主要發生在發達國家。美、日、意、法、俄等發達國家在水下機器人技術研究方面處于領先地位。例如美國SeaBotix公司研制的觀察型水下機器人LBV150,其重量為10.4Kg，水下最大深度為150m，機體配件主要有測深器、聲納、攝像頭等以及相應傳感器，主要用途是河流堤壩的檢查以及港灣警視。再次就是Inuktun公司生產的超小型水下機器人:VideoRayPro,規格為35X22.5 X 21cm,重4kg,最大下潛深度為75m,載有攝像頭及掃描聲納等設備。
[0003]我國從80年代初開始研制水下機器人，并且已經可以生產出自己的水下機器人，有些水下機器人已經應用到石油管道勘察，軍事等方面。最出名的當屬哈爾濱工程大學和中國沈陽自動化研究所的水下機器人產品。其中哈爾濱工程大學的水下機器人“堤壩安全檢測水下機器人”可以實現對于堤壩安全的檢測、損傷部位的定位以及其他隱患的督檢。沈陽自動化研究所研制的超小型水下機器人，可以實現自主定深，定向等基本功能，同時還研究了一些特種水下機器人來實現特種任務。其中沈陽自動化研究所的水下機器人有海人一號、RECON.1V-SIAAA、金魚三號等，海人一號和RECON.1V-SIAAA屬于作業型水下機器人，金魚三號屬于觀察型水下機器人。海人一號長2.7m,寬1.59m,高1.95m,空氣中質量為2198kg，可以實現定深，定向，并且有6功能雙向反饋主從機械手臂，視覺方面為雙目視覺。RECON.1V-SIAAA長2.12m，寬1.03m，高0.96m，空氣中質量為800kg，可以實現定深，定向，并且有6/5功能主從機械手臂,視覺方面為單目視覺。金魚三號的長為0.6m,寬0.58m,高
0.35m，空氣中質量為34kg，視覺方面為單目視覺。
[0004]由于水下機器人的飛速發展，它已經可以應用到很多領域，管道檢查:如渤海漏油事件中就可以用水下機器人對石油管道來進行檢修。
[0005]科學研究:水下生物觀察，考古等。
[0006]娛樂:水下攝像水下攝影等。
[0007]安全檢查:大壩、港口的檢修，河流污染的檢測等。
[0008]但是國內外對于水下機器人水上控制臺的研究較少，制約了水下機器人的發展。
【發明內容】

[0009]本發明實施例的目的在于提供一種淺小型水下機器人甲板控制系統，旨在解決國內外對于水下機器人水上控制臺的研究較少，制約了水下機器人的發展的問題。
[0010]本發明實施例是這樣實現的，一種淺小型水下機器人甲板控制系統，該淺小型水下機器人甲板控制系統包括:主控板模塊、甲板單元主控模塊、視頻差分接收模塊、視頻差分發送模塊、第一 485通信模塊、第二 485通信模塊；
[0011]用于實現兩個搖桿數據的采集，甲板單元電量的采集以及與水下機器人進行通信的主控板模塊；
[0012]與主控板模塊通過視頻差分接收模塊、視頻差分發送模塊、第一 485通信模塊、第二 485通信模塊連接，實現通訊，用于對水下機器人的甲板控制系統進行控制的甲板單元主控模塊；
[0013]用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行發送和接收的視頻差分接收模塊和視頻差分發送模塊；
[0014]用于通過高低電平來判斷O或1，各協議只是定義01排布方式及意義的第一 485通信模塊和第二 485通信模塊。
[0015]進一步，甲板單元主控模塊還包括:第二 AD采集模塊、第二 485通信模塊、OSD字符疊加模塊、視頻差分接收模塊、穩壓模塊、AC-DC模塊、第二電池充電模塊、鍵盤模塊、圖像存儲模塊；
[0016]用于將模擬信號轉化為數字信號的第二AD采集模塊，與為第二 AD采集模塊提供電壓的鋰電壓連接；
[0017]與甲板單元主控模塊，用于通過高低電平來判斷O或I，各協議只是定義01排布方式及意義的第二 485通信模塊；
[0018]通過串口通信連接甲板單元主控模塊，用于實現攝像頭過來的AV視頻上疊加上需要的字符漢字時間日期信息的OSD字符疊加模塊；
[0019]與OSD字符疊加模塊連接，用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行接收的視頻差分接收模塊，將視頻信息傳送至OSD字符疊加模塊；
[0020]與甲板單元主控模塊連接，用于為甲板單元主控模塊提供電源的穩壓模塊；
[0021]與穩壓模塊連接，用于將直流電轉化為交流電的AC-DC模塊；
[0022]與AC-DC模塊連接，與用于電池充電的第二電池充電模塊；
[0023]與甲板單元主控模塊連接，用于進行信息輸入的鍵盤模塊；
[0024]與OSD字符疊加模塊連接，用于進行圖像信息存儲的圖像存儲模塊，接收OSD字符疊加模塊連接的疊加信號；
[0025]2個搖桿經過6路AD采樣連接到第二 AD采集模塊。
[0026]進一步，主控板模塊還包括:視頻切換模塊、視頻差分發送模塊、第一 485通信模塊、第一 AD采集模塊、主板供電模塊、DC-AC模塊、LED亮度控制模塊、第一電池充電模塊；
[0027]與700線黑白攝像頭與700線彩色攝像頭均連接，用于選擇視頻圖像信號的視頻切換模塊；
[0028]與視頻切換模塊連接，用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行發送的視頻差分發送模塊，接收視頻切換模塊的選擇的視頻信號；
[0029]與主控板模塊連接，用于通過高低電平來判斷O或I，各協議只是定義01排布方式及意義的第一 485通信模塊，接受主控板模塊的控制；
[0030]與主控板模塊連接，用于將模擬信號轉化為數字信號的第一 AD采集模塊；
[0031]與主控板模塊連接，用于為主板的工作提供能源的主板供電模塊；
[0032]用于將交流電轉化為直流電的DC-AC模塊；
[0033]與電源板連接，用于對LED的亮度進行控制的LED亮度控制模塊；
[0034]與DC-AC模塊連接，用于為電池充電的第一電池充電模塊，接收DC-AC模塊的轉換信號;
[0035]主控板模塊通過PPM信號控制2臺攝像頭云臺舵機，主控板模塊通過USART信號來控制3個電機控制器已達到控制3個有刷直流電機的目的，電子羅盤通過IIC連接到水下機器人主控板，溫度、深度及電壓信號連接到水下機器人主控板的第一 AD采集模塊。
[0036]進一步，第一 485通信模塊和第一 485通信模塊電路的具體連接為:芯片U2的I引腳連接到電阻Rl，2引腳與3引腳相連，5引腳接地，6引腳與7引腳分別連接到P3的I引腳與2引腳，同時6引腳與7引腳間連接有電阻R5，8引腳接+5V電源，+5V電源與地之間連接有電容C3。
[0037]進一步，鍵盤模塊電路的設計:通過與主芯片ATmegal28的引腳進行配置并與水下部分進行通訊，通過對應按鍵實現對應的功能，每個按鍵都連接到Atmegal28芯片的相應端口，通過掃描鍵盤，按下得到相應的返回值。
[0038]進一步，視頻差分接收模塊與視頻差分發送模塊電路的連接為:芯片U15的I引腳與2引腳相連后接+5V電源，3引腳通過電阻R22連接到COM端，同時3引腳還連接到P18的2引腳，芯片U15的6引腳接P18的I引腳，芯片U15的7引腳與8引腳相連后接-5V電源，9引腳接-5V電源，10引腳接COM端，11引腳、12引腳與13引腳相連接后接-5V電源，15引腳通過串聯電阻R23與R29后接COM端，16引腳接COM端，-5V電源與地之間并聯有電容C42與電容C44。
[0039]進一步，視頻切換模塊電路的連接為:芯片U14與U16是雙列16腳封裝芯片，其內含三組視頻切換開關和一組消隱緩沖或門放大器，作為集成電路提供了 RGB轉換，RGB電視機插口，內部RGB發生器及視頻處理器之間的連接。
[0040]進一步，淺小型水下機器人甲板控制系統的電源電量顯示電路的連接為:電池的電量顯示就是一路AD采樣，將電池的電量這個模擬信號轉換為數字信號，芯片U6的I引腳與2引腳相連，3引腳連接到電阻R13與R14之間，同時3引腳通過電容C23后接地，4引腳直接接地，8引腳接+5V電源，+5V電源與地之間并聯有電容C24與C25。
[0041]本發明提供的淺小型水下機器人甲板控制系統，通過對于甲板控制系統的各個模塊器件的選型，主控制模塊、電源模塊、人機交互模塊的設計，從而設計出一款可以滿足基本需求的甲板控制系統。本發明主要研究了一種用于控制小型有纜水下機器人(水下機器人)的甲板控制系統，針對于國內外無人有纜遙控的水下機器人(水下機器人)的發展狀況，綜合本實驗室所設計的小型水下機器人，研發出一種用于控制小型有纜水下機器人(水下機器人)的甲板控制系統。此外，本發明體積較小，質量較輕，便于攜帶和維護操作簡便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是本發明實施例提供的淺小型水下機器人甲板控制系統的主控制模塊的結構框圖；
[0043]圖2是本發明實施例提供的甲板單元主控模塊的結構框圖；
[0044]圖3是本發明實施例提供的第一485通信模塊和第二 485通信模塊的控制電路圖；
[0045]圖4是本發明實施例提供的鍵盤模塊的控制電路圖；
[0046]圖5是本發明實施例提供的視頻差分接收模塊和視頻差分發送模塊的電路圖；
[0047]圖6是本發明實施例提供的視頻轉換模塊的電路圖；
[0048]圖7是本發明實施例提供的電源電量顯示的電路圖；
[0049]圖8是本發明實施例提供的電源電壓轉換的電路圖；
[0050]圖9是本發明實施例提供的三維電位器的電路圖；
[0051]圖10是本發明實施例提供的時鐘模擬的電路圖；
[0052]圖中:1、主控板模塊；1-1、視頻切換模塊；1_2、視頻差分發送模塊；1_3、第一 485通信模塊；1-4、第一 AD采集模塊；2、主板供電模塊；3、DC-AC模塊；4、LED亮度控制模塊；
5、第一電池充電模塊；6、甲板單兀主控模塊；；6-1、第二 AD米集模塊；6-2、第二 485通信模塊；7、0SD字符疊加模塊；8、視頻差分接收模塊；9、穩壓模塊；10、AC-DC模塊；11、第二電池充電模塊；12、鍵盤模塊；13、圖像存儲模塊。
【具體實施方式】
[0053]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0054]圖1示出了本發明提供的淺小型水下機器人甲板控制系統結構。為了便于說明，僅僅不出了與本發明相關的部分。
[0055]本發明的淺小型水下機器人甲板控制系統，該淺小型水下機器人甲板控制系統包括:主控板模塊、甲板單元主控模塊、視頻差分接收模塊、視頻差分發送模塊、第一 485通信模塊、第二 485通信模塊；
[0056]用于實現兩個搖桿數據的采集，甲板單元電量的采集以及與水下機器人進行通信的主控板模塊；
[0057]與主控板模塊通過視頻差分接收模塊、視頻差分發送模塊、第一 485通信模塊、第二 485通信模塊連接，實現通訊，用于對水下機器人的甲板控制系統進行控制的甲板單元主控模塊；
[0058]用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行發送和接收的視頻差分接收模塊和視頻差分發送模塊；[0059]用于通過高低電平來判斷O或1，各協議只是定義01排布方式及意義的第一 485通信模塊和第二 485通信模塊。
[0060]作為本發明實施例的一優化方案，甲板單元主控模塊還包括:第二 AD采集模塊、第二 485通信模塊、OSD字符疊加模塊、視頻差分接收模塊、穩壓模塊、AC-DC模塊、第二電池充電模塊、鍵盤模塊、圖像存儲模塊；
[0061]用于將模擬信號轉化為數字信號的第二AD采集模塊，與為第二 AD采集模塊提供電壓的鋰電壓連接；
[0062]與甲板單元主控模塊，用于通過高低電平來判斷O或1，各協議只是定義01排布方式及意義的第二 485通信模塊；
[0063]通過串口通信連接甲板單元主控模塊，用于實現攝像頭過來的AV視頻上疊加上需要的字符漢字時間日期信息的OSD字符疊加模塊；
[0064]與OSD字符疊加模塊連接，用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行接收的視頻差分接收模塊，將視頻信息傳送至OSD字符疊加模塊；
[0065]與甲板單元主控模塊連接，用于為甲板單元主控模塊提供電源的穩壓模塊；
[0066]與穩壓模塊連接，用于將直流電轉化為交流電的AC-DC模塊；
[0067]與AC-DC模塊連接，與用于電池充電的第二電池充電模塊；
[0068]與甲板單元主控模塊連接，用于進行信息輸入的鍵盤模塊；
[0069]與OSD字符疊加模塊連接，用于進行圖像信息存儲的圖像存儲模塊，接收OSD字符疊加模塊連接的疊加信號；
[0070]2個搖桿經過6路AD采樣連接到第二 AD采集模塊。
[0071]作為本發明實施例的一優化方案，主控板模塊還包括:視頻切換模塊、視頻差分發送模塊、第一 485通信模塊、第一 AD采集模塊、主板供電模塊、DC-AC模塊、LED亮度控制模塊、第一電池充電模塊；
[0072]與700線黑白攝像頭與700線彩色攝像頭均連接，用于選擇視頻圖像信號的視頻切換模塊；
[0073]與視頻切換模塊連接，用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行發送的視頻差分發送模塊，接收視頻切換模塊的視頻信號；
[0074]與主控板模塊連接，用于通過高低電平來判斷O或I，各協議只是定義01排布方式及意義的第一 485通信模塊，接受主控板模塊的控制；
[0075]與主控板模塊連接，用于將模擬信號轉化為數字信號的第一 AD采集模塊；
[0076]與主控板模塊連接，用于為主板的工作提供能源的主板供電模塊；
[0077]用于將交流電轉化為直流電的DC-AC模塊；
[0078]與電源板連接，用于對LED的亮度進行控制的LED亮度控制模塊；
[0079]與DC-AC模塊連接，用于為電池充電的第一電池充電模塊，接收DC-AC模塊的轉換信號;
[0080]主控板模塊通過PPM信號控制2臺攝像頭云臺舵機，主控板模塊通過USART信號來控制3個電機控制器已達到控制3個有刷直流電機的目的，電子羅盤通過IIC連接到水下機器人主控板，溫度、深度及電壓信號連接到水下機器人主控板的第一 AD采集模塊。
[0081]作為本發明實施例的一優化方案,第一 485通信模塊和第一 485通信模塊電路的具體連接為:芯片U2的I引腳連接到電阻Rl，2引腳與3引腳相連，5引腳接地，6引腳與7引腳分別連接到P3的I引腳與2引腳，同時6引腳與7引腳間連接有電阻R5，8引腳接+5V電源，+5V電源與地之間連接有電容C3。
[0082]作為本發明實施例的一優化方案，鍵盤模塊電路的設計:通過與主芯片ATmegal28的引腳進行配置并與水下部分進行通訊，通過對應按鍵實現對應的功能，每個按鍵都連接到Atmegal28芯片的相應端口，通過掃描鍵盤，按下得到相應的返回值。
[0083]作為本發明實施例的一優化方案，視頻差分接收模塊與視頻差分發送模塊電路的連接為:芯片U15的I引腳與2引腳相連后接+5V電源，3引腳通過電阻R22連接到COM端，同時3引腳還連接到P18的2引腳，芯片U15的6引腳接P18的I引腳，芯片U15的7引腳與8引腳相連后接-5V電源，9引腳接-5V電源，10引腳接COM端，11引腳、12引腳與13引腳相連接后接-5V電源，15引腳通過串聯電阻R23與R29后接COM端，16引腳接COM端，-5V電源與地之間并聯有電容C42與電容C44。
[0084]作為本發明實施例的一優化方案，視頻切換模塊電路的連接為:芯片U14與U16是雙列16腳封裝芯片，其內含三組視頻切換開關和一組消隱緩沖或門放大器，作為集成電路提供了 RGB轉換，RGB電視機插口，內部RGB發生器及視頻處理器之間的連接。
[0085]作為本發明實施例的一優化方案，淺小型水下機器人甲板控制系統的電源電量顯示電路的連接為:電池的電量顯示就是一路AD采樣，將電池的電量這個模擬信號轉換為數字信號，芯片U6的I引腳與2引腳相連，3引腳連接到電阻R13與R14之間，同時3引腳通過電容C23后接地，4引腳直接接地，8引腳接+5V電源，+5V電源與地之間并聯有電容C24與 C25。
[0086]下面結合附圖及具體實施例對本發明的應用原理作進一步描述。
[0087]如圖1和圖2所示，本發明實施例的淺小型水下機器人甲板控制系統主要由主控板模塊1、視頻切換模塊1-1、視頻差分發送模塊1-2、第一 485通信模塊1-3、第一 AD采集模塊1-4、主板供電模塊2、DC-AC模塊3、LED亮度控制模塊4、第一電池充電模塊5、甲板單元主控模塊6、第二 AD采集模塊6-1、第二 485通信模塊6_2、OSD字符疊加模塊7、視頻差分接收模塊8、穩壓模塊9、AC-DC模塊10、第二電池充電模塊11、鍵盤模塊12、圖像存儲模塊13組成；它的控制電路，主要包括甲板單元主控模塊6電路圖、水下機器人主控板模塊I電路圖和電源模塊電路圖，其中甲板單元主控模塊6與水下機器人主控板模塊I間通過視頻差分接收模塊8與視頻差分發送模塊1-2以及第一 485通信模塊1-3和第二 485通信模塊6-2進行連接通信；甲板單元主控模塊6與電源板模塊的AD-DC模塊10與DC-AC模塊3進行連接；水下機器人主控板模塊I與電源模塊通過控制線相連，電源模塊通過主板供電模塊2向水下機器人主控板供電。
[0088]如圖2所示，甲板單元主控模塊6電路的連接:甲板單元主控模塊6通過串口通信控制OSD字符疊加模塊7，OSD字符疊加模塊7接收來自視頻差分接收模塊8的信息，OSD字符疊加模塊7同時連接到液晶屏與圖像存儲模塊13 ;鋰電壓為第二 AD采集模塊6-1提供電壓；2個搖桿經過6路AD采樣連接到第二 AD采集模塊6-1，鍵盤模塊12直接連接到甲板單元主控板上，AC-DC模塊10同時向第二電池充電模塊11與穩壓模塊9提供直流電，第二電池充電模塊11為12V電池充電，12V電池為穩壓模塊9提供電源，同時，穩壓模塊9為甲板單元主控模塊提供電源；
[0089]用于實現兩個搖桿數據的采集，甲板單元電量的采集以及與水下機器人進行通信的主控板模塊I ;與主控板模塊通I過視頻差分接收模塊8、視頻差分發送模塊1-2、第一485通信模塊1-3、第二 485通信模塊6_2連接，實現通訊，用于對水下機器人的甲板控制系統進行控制的甲板單元主控模塊6 ；
[0090]用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行發送和接收的視頻差分接收模塊8和視頻差分發送模塊1-2 ；
[0091]用于通過高低電平來判斷O或1，各協議只是定義01排布方式及意義的第一 485通信模塊1-3和第二 485通信模塊6-2。
[0092]甲板單元主控模塊6還包括:第二 AD采集模塊6-1、第二 485通信模塊6_2、OSD字符疊加模塊7、視頻差分接收模塊8、穩壓模塊9、AC-DC模塊10、第二電池充電模塊11、鍵盤模塊12、圖像存儲模塊13 ；
[0093]用于將模擬信號轉化為數字信號的第二AD采集模塊6-1，與為第二 AD采集模塊6-1提供電壓的鋰電壓連接；
[0094]與甲板單元主控模塊6，用于通過高低電平來判斷O或1，各協議只是定義01排布方式及意義的第二 485通信模塊6-2 ；
[0095]通過串口通信連接甲板單元主控模塊6，用于實現攝像頭過來的AV視頻上疊加上需要的字符漢字時間日期信息的OSD字符疊加模塊7 ；
[0096]與OSD字符疊加模塊7連接，用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行接收的視頻差分接收8模塊，將視頻信息傳送至OSD字符疊加模塊7 ;與甲板單元主控模塊6連接，用于為甲板單元主控模塊6提供電源的穩壓模塊9 ;與穩壓模塊9連接，用于將直流電轉化為交流電的AC-DC模塊10 ;與AC-DC模塊10連接，與用于電池充電的第二電池充電模塊11 ;與甲板單元主控模塊6連接，用于進行信息輸入的鍵盤模塊12 ;與030字符疊加模塊7連接，用于進行圖像信息存儲的圖像存儲模塊13，接收OSD字符疊加模塊7的疊加信號；2個搖桿經過6路AD采樣連接到第二 AD采集模塊6-1。
[0097]主控板模塊I還包括:視頻切換模塊1-1、視頻差分發送模塊1-2、第一 485通信模塊1-3、第一 AD采集模塊1-4、主板供電模塊2、DC-AC模塊3、LED亮度控制模塊4、第一電池充電模塊5 ;與700線黑白攝像頭與700線彩色攝像頭均連接，用于選擇視頻圖像信號的視頻切換模塊1-1 ;與視頻切換模塊1-1連接，用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行發送的視頻差分發送模塊1-2，接收視頻切換模塊的選擇的視頻信號1-1 ;與主控板模塊連接I，用于通過高低電平來判斷O或I，各協議只是定義01排布方式及意義的第一 485通信模塊1-3，接受主控板模塊I的控制；與主控板模塊I連接，用于將模擬信號轉化為數字信號的第一 AD采集模塊1-4 ;與主控板模塊I連接，用于為主板的工作提供能源的主板供電模塊2 ;用于將交流電轉化為直流電的DC-AC模塊3 ;與電源板連接，用于對LED的亮度進行控制的LED亮度控制模塊4 ;與DC-AC模塊3連接，用于為電池充電的第一電池充電模塊5，接收DC-AC模塊3的轉換信號；
[0098]主控板模塊I通過PPM信號控制2臺攝像頭云臺舵機，主控板模塊I通過USART信號來控制3個電機控制器已達到控制3個有刷直流電機的目的，電子羅盤通過IIC連接到水下機器人主控板，溫度、深度及電壓信號連接到水下機器人主控板的第一 AD采集模塊1-4。
[0099]如圖1所示，水下機器人主控板模塊電路的連接:700線黑白攝像頭與700線彩色攝像頭均連接到水下機器人主控板的視頻切換模塊1-1，水下機器人主控板通過PPM信號控制2臺攝像頭云臺舵機,水下機器人主控板通過USART信號來控制3個電機控制器已達到控制3個有刷直流電機的目的，電子羅盤通過IIC連接到水下機器人主控板，溫度、深度及電壓信號連接到水下機器人主控板的第一 AD采集模塊4。
[0100]如圖3所不,第一 485通信模塊1-3和第一 485通信模塊6_2電路的具體連接為:芯片U2的I引腳連接到電阻Rl，2引腳與3引腳相連，5引腳接地，6引腳與7引腳分別連接到P3的I引腳與2引腳，同時6引腳與7引腳間連接有電阻R5，8引腳接+5V電源，+5V電源與地之間連接有電容C3 ；
[0101]如圖4所示，鍵盤模塊12電路的設計:主要是通過與主芯片ATmegal28的引腳進行配置并與水下部分進行通訊，通過對應按鍵實現對應的功能，每個按鍵都連接到Atmegal28芯片的相應端口，通過掃描鍵盤，按下得到相應的返回值；
[0102]如圖5所示，視頻差分接收模塊8與視頻差分發送模塊1-2電路的設計:芯片U15的I引腳與2引腳相連后接+5V電源，3引腳通過電阻R22連接到COM端，同時3引腳還連接到P18的2引腳，芯片U15的6引腳接P18的I引腳，芯片U15的7引腳與8引腳相連后接-5V電源，9引腳接-5V電源，10引腳接COM端，11引腳、12引腳與13引腳相連接后接-5V電源，15引腳通過串聯電阻R23與R29后接COM端，16引腳接COM端，-5V電源與地之間并聯有電容C42與電容C44 ；
[0103]如圖6所示，視頻切換模塊1-1電路的設計:芯片U14與U16是雙列16腳封裝芯片，其內含三組視頻切換開關和一組消隱緩沖或門放大器，作為集成電路提供了 RGB轉換，RGB電視機插口，內部RGB發生器及視頻處理器之間的連接。
[0104]如圖7所示，電源電量顯示電路的設計:電池的電量顯示就是一路AD采樣，將電池的電量這個模擬信號轉換為數字信號，芯片U6的I引腳與2引腳相連，3引腳連接到電阻R13與R14之間，同時3引腳通過電容C23后接地，4引腳直接接地，8引腳接+5V電源，+5V電源與地之間并聯有電容C24與C25 ；
[0105]如圖8所示，電源電壓轉換電路的設計:交流轉直流芯片，用到了三個繼電器，其中包括交流繼電器和直流繼電器；
[0106]電源板模塊中的DC-AC模塊3向第一電池充電模塊5提供直流電,第一電池充電模塊5可向六組鎳氫電池充電；
[0107]電源板模塊中的LED亮度控制模塊4可以控制I個500流明LED和2個900流明LED ；
[0108]如圖9所示，三維電位器的控制電路的設計:P4，P5分別是電位器出線插槽，以一共有五條線，分別是+5V，GND和三條信號線。圖中P4，P5的I引腳都是+5V，5引腳為GND，P4的4引腳接megal28的PF5，3引腳接PF4，2引腳接PF3，而P5的4引腳接PF2，3引腳接PF1，2引腳接PFO。而+5V電源與GND之間接電容是為了濾波，使其電位器的信號更好；
[0109]如圖10所示，時鐘模塊電路的設計:芯片U4的2引腳接+5V電源，4引腳連接主控制板上的RESET的按鍵，5引腳、6引腳、7引腳、87引腳、9引腳、10引腳、11引腳、12引腳、13引腳相連后與2引腳連接有電容C7，14引腳通過電池夾BTl后接地，15引腳與16引腳分別通過上拉電阻Rll與上拉電阻R12后接+5V電源。
[0110]本發明的工作原理:
[0111]主控制電路的設計是以AVR系列ATmegal28為主控芯片，以此來設計調試各個模塊，主要是在主芯片AVRATmegal28的基礎上通過對各個引腳輸入輸出及配置，并且與外部電路配合,一起構成整體設計的主體部分；主控模塊主要實現兩個搖桿數據的采集，甲板單元電量的采集以及與水下機器人進行通信，時鐘芯片的控制，以及軟鍵盤的控制包括定深，定向，定速，以及水下機器人水下主體部分LED燈的多級控制等等。
[0112]電源板主要是對水下水下機器人的電源控制，包括用外部220V交流電源轉300V直流電源的轉換，300V直流轉8V直流對電機以及水下機器人內部的電池充電等。就整個電路的控制過來來講，P9為電源的輸入點但是對于12V和300V的接地正好相反，當switch開關開通以后電池會給AXICOM通電，由此其觸電將有原來的位置打到9和8上然后G2RL將通電觸電將從原來的位置變化到5和4上，從而控制輸出，當P9接外接電源后經過FARM的交直流變換將原來的電壓轉換為300V從而輸出到水下部分，水下部分在經過直流轉直流將300V轉換為6V從而直接為電機供電并且通過另一轉換模塊將300V直流電轉換為12V直流電源為水下電池充電。而甲板控制系統的充電是有單獨的充電模塊通過P6為電池充電從而實現對甲板控制系統的交/直流轉換。控制對甲板控制系統電池的充電。
[0113]OSD視頻模塊，是以QL504A為基礎設計的視頻輸出模塊，在PAL制式的模擬視頻信號中疊加上所需要顯示的字符，包括傳感器信息，電源信息，時鐘信息等。
[0114]人機交互模塊是甲板控制臺上最直觀的部分，總體看來它可以分為三維電位器部分，軟鍵盤部分，視頻模塊部分。工作時通過對三為電位器的操作可以從視頻部分直觀的看到我們操作舵機，電機的效果，而通過鍵盤的操作也同樣可以直觀的看到LED的變化，潛水器的位置航向角等信息，通過對應按鍵實現對應的功能，每個按鍵都連接到Atmegal28芯片的相應端口，通過掃描鍵盤，按下得到相應的返回值，沒有按下返回值為0，并將返回值的和通過RS485通信發送到控制板上，控制板芯片通過判斷返回值來確定要實現的功能。所以對于整個甲板控制系統來說，人機交互模式是一個至關重要的部分。
[0115]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種淺小型水下機器人甲板控制系統，其特征在于，該淺小型水下機器人甲板控制系統包括:主控板模塊、甲板單元主控模塊、視頻差分接收模塊、視頻差分發送模塊、第一485通信模塊、第二 485通信模塊； 用于實現兩個搖桿數據的采集，甲板單元電量的采集以及與水下機器人進行通信的主控板模塊； 與主控板模塊通過視頻差分接收模塊、視頻差分發送模塊、第一 485通信模塊、第二485通信模塊連接，實現通訊，用于對水下機器人的甲板控制系統進行控制的甲板單元主控模塊； 用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行發送和接收的視頻差分接收模塊和視頻差分發送模塊； 用于通過高低電平來判斷O或1，各協議只是定義Ol排布方式及意義的第一 485通信模塊和第二 485通信模塊。
2.如權利要求1所述的淺小型水下機器人甲板控制系統，其特征在于，甲板單元主控模塊還包括:第二 AD采集模塊、第二 485通信模塊、OSD字符疊加模塊、視頻差分接收模塊、穩壓模塊、AC-DC模塊、第二電池充電模塊、鍵盤模塊、圖像存儲模塊； 用于將模擬信號轉化為數字信號的第二 AD采集模塊，與為第二 AD采集模塊提供電壓的鋰電壓連接； 與甲板單元主控模塊，用于通過高低電平來判斷O或I，各協議只是定義01排布方式及意義的第二 485通信模塊； 通過串口通信連接甲板 單元主控模塊，用于實現攝像頭過來的AV視頻上疊加上需要的字符漢字時間日期信息的OSD字符疊加模塊； 與OSD字符疊加模塊連接，用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行接收的視頻差分接收模塊，將視頻信息傳送至OSD字符疊加模塊； 與甲板單元主控模塊連接，用于為甲板單元主控模塊提供電源的穩壓模塊； 與穩壓模塊連接，用于將直流電轉化為交流電的AC-DC模塊； 與AC-DC模塊連接，與用于電池充電的第二電池充電模塊； 與甲板單元主控模塊連接，用于進行信息輸入的鍵盤模塊； 與OSD字符疊加模塊連接，用于進行圖像信息存儲的圖像存儲模塊，接收OSD字符疊加模塊連接的疊加信號； 2個搖桿經過6路AD采樣連接到第二 AD采集模塊。
3.如權利要求1所述的淺小型水下機器人甲板控制系統，其特征在于，主控板模塊還包括:視頻切換模塊、視頻差分發送模塊、第一 485通信模塊、第一 AD采集模塊、主板供電模塊、DC-AC模塊、LED亮度控制模塊、第一電池充電模塊； 與700線黑白攝像頭與700線彩色攝像頭均連接，用于選擇視頻圖像信號的視頻切換模塊； 與視頻切換模塊連接，用于對連續三幀差分圖進行分割，并對分割得到的運動目標進行數學形態學處理，以消除圖像分割后出現的不連續和孔洞的視頻進行發送的視頻差分發送模塊，接收視頻切換模塊的選擇的視頻信號； 與主控板模塊連接，用于通過高低電平來判斷O或I，各協議只是定義Ol排布方式及意義的第一 485通信模塊，接受主控板模塊的控制； 與主控板模塊連接，用于將模擬信號轉化為數字信號的第一 AD采集模塊； 與主控板模塊連接，用于為主板的工作提供能源的主板供電模塊； 用于將交流電轉化為直流電的DC-AC模塊； 與電源板連接，用于對LED的亮度進行控制的LED亮度控制模塊； 與DC-AC模塊連接，用于為電池充電的第一電池充電模塊，接收DC-AC模塊的轉換信號; 主控板模塊通過PPM信號控制2臺攝像頭云臺舵機，主控板模塊通過USART信號來控制3個電機控制器已達到控制3個有刷直流電機的目的，電子羅盤通過IIC連接到水下機器人主控板，溫度、深度及電壓信號連接到水下機器人主控板的第一 AD采集模塊。
4.如權利要求1所述的淺小型水下機器人甲板控制系統，其特征在于，第一485通信模塊和第一 485通信模塊電路的具體連接為:芯片U2的I引腳連接到電阻Rl，2引腳與3引腳相連，5引腳接地，6引腳與7引腳分別連接到P3的I引腳與2引腳，同時6引腳與7引腳間連接有電阻R5，8引腳 接+5V電源，+5V電源與地之間連接有電容C3。
5.如權利要求2所述的淺小型水下機器人甲板控制系統，其特征在于，鍵盤模塊電路的設計:通過與主芯片ATmegal28的引腳進行配置并與水下部分進行通訊，通過對應按鍵實現對應的功能，每個按鍵都連接到Atmegal28芯片的相應端口，通過掃描鍵盤，按下得到相應的返回值。
6.如權利要求1所述的淺小型水下機器人甲板控制系統，其特征在于，視頻差分接收模塊與視頻差分發送模塊電路的連接為:芯片U15的I引腳與2引腳相連后接+5V電源，3引腳通過電阻R22連接到COM端，同時3引腳還連接到P18的2引腳，芯片U15的6引腳接P18的I引腳，芯片U15的7引腳與8引腳相連后接-5V電源，9引腳接-5V電源，10引腳接COM端，11引腳、12引腳與13引腳相連接后接-5V電源，15引腳通過串聯電阻R23與R29后接COM端，16引腳接COM端，-5V電源與地之間并聯有電容C42與電容C44。
7.如權利要求3所述的淺小型水下機器人甲板控制系統，其特征在于，視頻切換模塊電路的連接為:芯片U14與U16是雙列16腳封裝芯片，其內含三組視頻切換開關和一組消隱緩沖或門放大器，作為集成電路提供了 RGB轉換，RGB電視機插口，內部RGB發生器及視頻處理器之間的連接。
8.如權利要求1所述的淺小型水下機器人甲板控制系統，其特征在于，淺小型水下機器人甲板控制系統的電源電量顯示電路的連接為:電池的電量顯示就是一路AD采樣，將電池的電量這個模擬信號轉換為數字信號，芯片U6的I引腳與2引腳相連，3引腳連接到電阻R13與R14之間，同時3引腳通過電容C23后接地，4引腳直接接地，8引腳接+5V電源，+5V電源與地之間并聯有電容C24與C25。
【文檔編號】B63C11/52GK103439894SQ201310362162
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】牛阿麗 申請人:青島遠創機器人自動化有限公司