电子罗盘等传感器在水下机器人中的重要应用

典型的电子罗盘,一般由磁阻传感器和倾角传感器组成。在水下机器人中,电子罗盘则可对机器人的方位航向进行测量,并将自身航向发送给控制系统,以便同目的地方位进行比较,并作出相应的航向调整。

  作为一种重要的导航工具,电子罗盘正越来越多地用于水下机器人等导航和定位系统中。当前,大多数的导航系统都使用电子罗盘来指示方向。今天,沃感科技便来为各位介绍一下水下机器人中传感器的重要性,以及简单了解一下电子罗盘等传感器在水下机器人中的重要作用。

电子罗盘等传感器在水下机器人中的重要应用

水下机器人,资料图

  水下机器人,也就是有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,ROV)凭借其安全、经济、高效等优点,目前被广泛应用于深海资源调查、海洋救助与打捞、海洋石油开采、水下工程施工、军事和国防建设等诸多领域。

  目前,增加水下机器人行为的智能水平一直是各国科学家的努力目标。但由于目前人工智能技术不能满足水下机器人智能增长的需要。因此,不能完全依赖于机器的智能,而需要更多地依赖传感器和人的智能,打造监控型水下机器人。

  与用于陆地上活动的机器人不同,水下机器人需要与水打交道。由于其内部安装有电路、电机等众多电子元器件,所以,除了需要解决设备防水问题外,作为一个复杂的系统集成,水下机器人的电机、推进器、摄像头、传感器、电池等性能和稳定性也都非常重要。

电子罗盘等传感器在水下机器人中的重要应用

水下机器人作业在,资料图

  其中,在解决机器人水下平衡能力方面,浮力是水下机器人需要解决的一个重要问题,但这不仅需要开发者进行精确计算,还需要对设备进行相当精细的重力布局。

  比如,水下机器人需要推进器和升沉补偿系统,来共同来控制水中姿态,操控必须非常精准,哪怕只有半点儿差池,造成设备安装不到位,就可能带来漏油或设备损害的危险。目前,在水下机器人作业过程中,通常需要通过其自动控制系统和通讯系统,对其运动进行姿态控制和调节。

  这其中,一系列复杂的传感器必不可少。比如,由加速度和陀螺仪组成的IMU惯性传感器,可对机器人行进过程中的角度和姿态进行实时监测;GPS定位系统,可用来测量水下机器人的实时坐标位置。有的水下机器人还会配备声纳传感器,用来探测障碍物和靠近的物体,避免水下航行过程中发生碰撞。

电子罗盘等传感器在水下机器人中的重要应用

某款水下机器人在工作时,测得的电子罗盘等传感器数据。资料图

  另外,电子罗盘则可对机器人的方位航向进行测量,并将自身航向发送给控制系统,以便同目的地方位进行比较,并作出相应的航向调整。尤其是远程作业时,航向的测量就更加重要。

  目前,典型的电子罗盘一般由磁阻传感器和倾角传感器组成。电子罗盘内部全部采用表面贴片元器件,不含任何移动元器件,比较可靠和坚固,且功耗低、体积小。同时该装置带有非铁磁性金属外壳,可以安装固定在任何平台上。

  在工作时,电子罗盘可通过对地球磁场等信息的读取、计算,精确输出航向、俯仰、翻转等参数,由于一般的内嵌单片机可提供RS232或RS485等通讯模式,因此,电子罗盘可与单片机通过RS232或RS485进行串行通信,实现与上位机的信息交流与控制,从而精确定位。

  不过,需要注意的是,在使用过程中,为剔除地磁场外的其它磁场以获得精确航向,需要对电子罗盘进行磁场标定,以补偿环境中金属物造成的静态磁场。

可用于水下机器人测向的沃感科技Woosens三轴电子罗盘

可用于水下机器人测向的沃感科技Woosens三轴电子罗盘

  针对水下机器人领域的这一需求,目前,由沃感科技自主研发的Woosens高精度三轴电子罗盘,通过采用先进的算法对模组进行了软磁和硬磁校正,能提供精确的方位信息。电子罗盘可对机器人的行进角度数据进行读取,以不断调整机器人的航行方向。

  由于电子罗盘的输出信息,即代表了当前的姿态位置。因此,配合其他姿态传感器,电子罗盘可用于水下机器人这类需要360°旋转的系统中,进行姿态和定向测量。

  另外,由于集成有三轴磁传感器、三轴倾角传感器,防水等级达到了IP67。同时,Woosens高精度三维电子罗盘模块体积小巧,非常适合水下机器人这类对空间要求较高的系统。

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