[0003] 本发明的目的在于提供一种分布式传感水下航行器及其驱动控制方法。
[0004] 本发明一种分布式传感水下航行器,包括航行器主体、末端推进器、侧部推进器和分布式传感单元。所述的末端推进器安装在航行器主体的尾部。航行器主体外侧壁的两端均开设有安装槽孔组。安装槽孔组包括四个安装槽孔。四个安装槽孔沿航行器主体中心轴线的周向均布。各安装槽孔内均安装侧部推进器。所述的航行器主体上设置有传感安装槽组。传感安装槽组位于两个安装槽孔组之间。传感安装槽组包括四个传感安装槽。同一传感安装槽组内的四个传感安装槽与同一安装槽孔组内四个安装槽孔分别对齐。各传感安装槽中均安装有分布式传感单元。
[0005] 所述的分布式传感单元包括外壳体和压差传感器。外壳体与对应传感安装槽固定。外壳体内设置有压力传递通道。压力传递通道内设有液体介质。压力传递通道的两端开口设置在外壳体的外侧面上。压力传递通道的两端开口处均设置有隔膜。所述的压差传感器包括基座、弹性体和导电片。基座固定在外壳体内。弹性体位于压力传递通道的中部,且底部与基座固定。弹性体内设置有三片导电片。三片导电片沿着弹性体的厚度方向依次间隔排列。三片导电片形成两个平行板电容器,分别为正通道电容器和负通道电容器。
[0006] 作为优选,在三片导电片中处于中间的那片导电片位于弹性片的中性面处。
[0007] 作为优选,所述的传感安装槽组有三个。三个传感安装槽组沿着航行器主体的中心轴线方向依次排列。
[0008] 作为优选,所述侧部推进器的中心轴线与航行器主体的中心轴线垂直相交。
[0009] 作为优选,所示外壳体的四个角部与对应传感安装槽的四个角分别通过螺栓连接。
[0010] 作为优选,所示外壳体的外侧壁呈圆弧形。所述的压力传递通道呈弧形。
[0011] 作为优选,所述的隔膜采用乳胶膜。所示导电片的材质为铟镓共晶。所述弹性体的材料采用橡胶。
[0012] 作为优选,所述的航行器主体包括依次排列相连的航行器尾部、机身和航行器头部。航行器尾部通过螺栓固定于机身上。所述机身呈圆柱状。航行器头部呈半球形,与机身的头端通过螺栓固定。
[0013] 作为优选,所述的正通道电容器、负通道电容器与电容检测芯片的两个输入接口分别连接。各电容检测芯片的信号输出接口均与控制器连接。每个电容检测芯片均输出两个信号;控制器通过对两个信号的求差来获得电容差特征参数。
[0014] 该分布式传感水下航行器的驱动控制方法包括直线行驶方法、偏转运动方法和平移驱动方法。
[0015] 直线行驶方法具体如下:
[0016] 步骤一、各压差传感器持续检测对应压力传递通道两端的压力差,从而获得航行器主体四周的压差分布。
[0017] 步骤二、当各压差传感器检测到的压差均小于预设值时,末端推进器工作,推动水下航行器向前行驶,各侧部推进器均关闭。
[0018] 若位于航行器主体两侧的各压差传感器检测到航行器主体上部压力大于下部压力,则航行器主体下部的侧部推进器工作,向上推动航行器主体,避免航行器主体在水压差异下偏离航线。
[0019] 若位于航行器主体两侧的各压差传感器检测到航行器主体下部压力大于上部压力,则航行器主体上部的侧部推进器工作,向下推动航行器主体,避免航行器主体在水压差异下偏离航线。
[0020] 若位于航行器主体两侧的各压差传感器检测到航行器主体左侧压力大于右侧压力,则航行器主体右侧的侧部推进器工作,向左推动航行器主体,避免航行器主体在水压差异下偏离航线。
[0021] 若位于航行器主体两侧的各压差传感器检测到航行器主体右部压力大于左部压力,则航行器主体左侧的侧部推进器工作,向右推动航行器主体,避免航行器主体在水压差异下偏离航线。
[0022] 偏转运动方法具体如下:
[0023] 当航行器主体需要向目标偏转方向偏转时,则位于航行器主体头端的四个侧部推进器中与目标偏转方向相反侧的侧部推进器工作。位于航行器主体尾端的四个侧部推进器中目标偏转方向相同侧的侧部推进器工作。航行器主体在两个工作的侧部推进器的推动下,原地向目标偏转方向偏转。
[0024] 平移驱动方法具体如下:
[0025] 当航行器主体需要向目标平移方向平移时,与目标平移方向相反侧的两个侧部推进器工作,使得航行器主体在两个工作的侧部推进器的推动下,向目标平移方向平移。
[0026] 本发明具有的有益效果是:
[0027] 1、本发明水下航行器机身上均匀分布有多个压差传感器,能够检测航行器周围各处压力大小,与机身上的推进器构成闭环系统,使其即使在复杂流动的情况下也可以沿着预设轨迹稳定行驶,进而完成一些水下作业等。
[0028] 2、本发明通过弹性体两侧压差使得弹性体弯曲。弹性体通过弹性体的弯曲使得弹性体内两个电容器的电容值变化,从而根据两个电容值的差值精确获得弹性体两侧的压力差。
[0029] 3、本发明通过控制末端推进器以及调节机身上的推进器,可实现航行器向前行驶、沿上下左右偏转以及沿上下左右平移的运动。
[0030] 4、传感器模块化结构使系统易于维修和维护,当传感器模块发生故障时,很容易更换损坏的部件。