一种载人潜水器安全操纵控制装置及方法

技术特征：
1.一种载人潜水器安全操纵控制装置，其特征在于，包括：舱外单元、设置在潜水器舱内单元的主操纵部件、便携操纵部件、通信及逻辑控制模块、主控单元、供电模块以及交互单元；所述通信及逻辑控制模块分别与主操纵部件、便携操纵部件和供电模块连接，用于在主操纵部件与便携操纵部件之间的操纵模式切换时，实现线路切换及断电自切换功能；所述主操纵部件，用于当切换至主操纵控制模式时，将控制潜水器运动的操纵信号发送至主控单元，以实现潜水器的运动控制；所述主操纵部件还直接与舱外应急模块直连通信；所述便携操纵部件，与主控单元通过信号线缆连接，用于当切换至便携操作模式时，将控制潜水器运动的操纵信号发送至主控单元；所述便携操作部件还直接与舱外应急模块直接通信；所述主控单元，与舱外单元进行通信，用于接收来自主操纵部件或便携操纵部件的操纵信号，并将操纵信号转化为网络信号并发送至舱外单元进行驱动输出；所述交互单元，包括操纵方式切换开关和程控应急开关，所述操纵方式切换开关与通信及逻辑控制模块连接，程控应急开关与舱外应急单元连接，用于切换选择主操纵部件或便携操纵部件进行潜水器操纵，主操纵部件和便携操纵部件部件均可执行程控操纵控制与应急操纵控制。2.根据权利要求1所述的一种载人潜水器安全操纵控制装置，其特征在于，所述通信及逻辑控制模块包括：断电切换模块以及与其连接的使能切换模块；所述断电切换模块输入端与供电模块连接，输出端与使能切换模块连接，以给使能切换模块供电；所述使能切换模块的输入端还与交互系统的操作开关连接，根据操纵方式切换开关的命令发送电压信号至主操纵部件或便携操纵部件以实现切换。3.根据权利要求2所述的一种载人潜水器安全操纵控制装置，其特征在于，所述使能切换模块为互锁结构，且只能使能主操纵部件或便携操纵部件。4.根据权利要求1所述的一种载人潜水器安全操纵控制装置，其特征在于，所述主操纵部件，包括：主操纵信息采集板卡以及与其连接的主操纵杆和副操纵杆，所述主操纵信号采集卡与使能切换模块连接，以接收通信及逻辑控制模块的电压信号；所述主操纵杆或副操纵杆于主信号采集卡输出的操纵电压为模拟量，信号采集板卡进行采集，信号采集板卡将采集的模拟量进行数字化处理后，通过串口总线方式传输至主控单元。5.根据权利要求1所述的一种载人潜水器安全操纵控制装置，其特征在于，所述便携操纵部件，为移动式操纵部件，包括：便携操纵杆，固定板，便携信号采集板卡以及控制盒；其中，所述固定板与控制盒连接，所述控制盒内设有便携信号采集板卡，固定板上设有通孔，便携操纵杆底端嵌入通孔中并与便携信号采集板卡连接，所述控制盒上设有信号输出孔，控制盒内的便携信号采集板卡通过线缆与主控单元连接。6.根据权利要求1所述的一种载人潜水器安全操纵控制装置，其特征在于，所述主控单元，包括：串口/网络模块与主控模块；所述串口/网络模块分别与主信号采集板卡和便携信号采集板卡连接，用于将主操纵
部件或便携操纵部件的操纵信号转换为网络信号，并将网络信号发送至主控模块；所述主控模块，用于接收串口/网络模块转化操纵信号的网络信号，对推进器控制量分配，并通过以太网传输至舱外单元。7.根据权利要求1所述的一种载人潜水器安全操纵控制装置，其特征在于，所述舱外单元，包括：相互连接的驱动模块和应急模块；所述驱动模块与主控单元连接，用于解析主控单元的推进器执行控制量，进行数字量/模拟量转换，以做为潜水器终端控制量；所述应急模块的输入端分别通过串口与主信号采集卡、便携信号采集卡以及交互系统的程控应急开关连接，输出端与rov推进器连接，通过程控应急开关选择应急模式，主操纵部件或便携操纵部件直接传输操纵信号至应急模块，应急模块对操纵部件的串口信号转换为推进器控制电压，进而推进器控制。8.一种载人潜水器安全操纵控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在系统运行后，通过交互系统的操作开关，进行选择使能主操纵部件或便携操纵部件；2)当使能切换模块发送电压信号至主操纵部件或便携操纵部件时，由供电模块进行供电，主操纵部件的操纵杆输出的操纵电压为模拟量，主信号采集板卡将采集的模拟量进行数字化处理，通过串口总线方式传输至主控系统中的串口/网络模块；3)主控系统中的串口/网络模块将主操纵部件或便携操纵部件的操纵信号经由串口/网络模块转换为网络信号后形成操纵命令，通过以太网传输至主控模块；4)主控模块采集主操纵部件或便携操纵部件的操纵命令，根据潜水器推力分配矩阵进行推进器控制量分配，并通过以太网传输至后端驱动模块；5)驱动模块解析主控单元的推进器执行控制量，进行数字量/模拟量转换，做为潜水器终端控制量，实现潜水器的控制；6)当操纵信号传输链路出现故障导致操纵信号无法传输时，通过交互单元程控应急开关，将操纵模式切换至应急操纵模式，实现应急处理。9.根据权利要求8所述的一种载人潜水器安全操纵控制方法，其特征在于，所述步骤6)具体为：应急模块的输入信号包括程控模式下驱动模块输出的操纵信号与应急模式下操纵部件直接传输的操纵信号；在程控模式下，应急模块将驱动模块的输出信号直接传输至推进器进行控制，在应急模式下，应急模块对主操纵部件串口信号进行隔离、推力分配、转换处理，最终转换为推进器控制电压进行推进器控制。

技术总结
本发明涉及载人潜水器安全操纵控制装置，具体地说是一种载人潜水器安全操纵控制装置及方法。包括：舱外单元、设置在潜水器舱内单元的主操纵部件、便携操纵部件、通信及逻辑控制模块、主控单元、供电模块及交互单元；通信及逻辑控制模块分别与主操纵部件、便携操纵部件和供电模块连接，主操纵部件或便携操纵部件，均将控制潜水器运动的操纵信号发送至主控单元，且还直接与舱外应急模块通信；主控单元，与舱外单元进行通信；交互单元，包括操纵方式切换开关与通信及逻辑控制模块连接，程控应急开关与舱外应急单元连接，本发明的核心检测电路均为自主设计研发，所选用的器件成本低，设计巧妙，电路结构简单，便于后期维护升级。便于后期维护升级。便于后期维护升级。


技术研发人员：杨鸣宇 赵洋 卢广宇 赵兵 陶祎春
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2020.12.24
技术公布日：2022/6/28