小型水下机器人故障诊断装置

摘要

本发明公开了一种小型水下机器人的故障诊断装置，由传感器系统、嵌入式控制器、光端机及水面监控系统连接而成；传感器系统中的各传感器与嵌入式控制器的信号输入端通过信号传输线连接，嵌入式控制器通过光纤与光端机的信号输入端连接，光端机的输出端与水面监控系统连接。本发明弥补了有关水下机器人故障诊断的空白，提供了一种能有效的检测、隔离小型水下机器人故障的装置。

主权项

一种小型水下机器人故障诊断装置，其特征在于，该装置包括传感器系统、嵌入式控制器、光端机及水面监控系统，所述传感器系统包括设置于水下机器人上，用以测量水下机器人在水中的深度，并将测得的深度数据转变为深度电压信号的深度传感器；用以测量水下机器人的航行速度，并将测得的航行速度数据转变为速度电压信号的速度传感器；用以测量水下机器人的水下姿态，并将测得的方向数据转变为姿态电压信号的姿态传感器；用以测量水下机器人前视环境，并将测得的图像数据转变为电压信号的声纳传感器；用以测量水下机器人周围环境，并将测得的图像数据转变为电压信号的光学成像传感器；用以测量水下机器人电池组状态，并将电池组状态数据转变为电压信号电池监控传感器；用以测量水下机器人推进器转速，并将推进器转速数据转变为电压信号的推进器监控传感器；所述嵌入式控制器设置在水下机器人上，该嵌入式控制器的信号输入端与所述深度传感器、速度传感器、姿态传感器、声纳传感器、光学成像传感器、电池监控传感器、推进器监控传感器信号连接，以接收所述深度传感器、速度传感器、姿态传感器、声纳传感器、光学成像传感器、电池监控传感器、推进监控传感器发送过来的深度电压信号、速度电压信号、姿态电压信号、声纳电压信号、光学电压信号、电池状态电压信号、推进器状态电压信号。该嵌入式控制器内部设有用以驱动传感器信号传输任务的通信模块；所述光端机为一对装置，分别设置在水面母船和水下机器人上，两个光端机之间通过光纤连接，通过RS‑485串口通信实现数据传输；水下机器人上的光端机输入端与嵌入式系统输出端连接，水面母船上的光端机输出端与水面监控系统连接，保证水下传感器信息传输到水面监控系统；所述水面监控系统设置在水面母船上，该水面监控系统内部设有传感器信号传输任务的通信模块﹑利用传感器历史数据进行训练并对水下机器人进行故障检测隔离的主元分析CMAC‑PCA模块﹑实现水下机器人系统故障检测的传感器信号平方预期误差SPE计算模块、完成水下机器人系统故障隔离的传感器信号平方预期误差SPEi计算模块。