控制水下机器人开关机的控制装置及方法和水下机器人

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，具体涉及一种控制水下机器人开关机的控制装置及方法和水下机器人。

背景技术

随着对海洋领域的不断探索，水下机器人ROV作为一种用于测绘科学技术领域的海洋仪器，是开展深海探测研究的先进工具。探索一种简单且高效的方法用于控制水下机器人开关机尤为重要。

目前水下机器人ROV的本体开关机主流的控制方式有以下几种，通过控制岸上的交流电供电开关，控制ROV本体电源开关，此方法需要岸上额外的交流电，无法适用于复杂多变的布放场景，也无法满足随时移动的岸上作业场景。通过控制手柄与本体之间的物理连接线路的通断控制本体电源开关或通过控制手柄与本体之间的物理连接线路的电压控制本体电源开关，该方法均需要在本体与手柄之间额外增加一根控制线，增加手柄与浮力缆纤芯的个数，使得浮力缆的直径和硬度均增加，成本增加。

需要一种低成本、高可靠的装置或方法有效的控制水下机器人本体开机与关机操作。

发明内容

本申请旨在提供用于控制水下机器人开关机的控制装置及方法和水下机器人，能够简单有效的控制本体开机与关机操作。

根据本申请的一方面，提供一种用于控制水下机器人开关机的控制装置，包括

第一水密连接器，用于连接至与控制手柄相连的零浮力通信线缆的第二水密连接器，供电控制模块，所述供电控制模块具有使能端子，所述供电控制模块根据输入至所述使能端子的信号控制所述水下机器人开机或关机，信号控制模块，所述信号控制模块的第一端电连接至供电电源，所述信号控制模块的第二端电连接至所述第一水密连接器，所述信号控制模块的第三端向所述供电控制模块的所述使能端子输出控制信号。

根据一些实施例，所述供电控制模块的所述使能端子复用所述供电控制模块的过压保护端子。

根据一些实施例，所述第一水密连接器包括第一电连接部、第二电连接部、第三电连接部、第四电连接部，其中所述第二电连接部和所述第三电连接部为通信电连接部，所述第四电连接部连接至所述信号控制模块的第二端，所述第一电连接部接地。

当所述第一水密连接器未连接至所述第二水密连接器时，所述第一电连接部与所述第四电连接部电隔离，当所述第一水密连接器连接至所述第二水密连接器时，所述第一电连接部与所述第四电连接部电导通。

根据一些实施例，所述信号控制模块包括分压电路，所述第三端输出分压信号。

根据一些实施例，所述分压电路包括：串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的阻值高于所述第二电阻的阻值，所述第一电阻和所述第二电阻的连接端子电连接至所述第三端，所述第一电阻的另一端子电连接至所述第一端，所述第二电阻的另一端子电连接至所述第二端。

根据一些实施例，所述供电控制模块包括供电控制模块，具有输入端、控制端和输出端，所述输入端电连接至所述供电电源，所述控制端电连接至所述使能端子，所述控制端控制所述输入端与所述输出端之间的导电通路导通或关闭，至少一个受控电源，根据来自所述供电控制模块的所述输出端的电源信号输出电压信号。

根据一些实施例，所述供电控制模块包括第一开关元件和第二开关元件，其中所述第一开关元件具有第一控制端、第一输入端和第一输出端，所述第一控制端电连接至所述供电控制模块的所述控制端，所述第一输入端电连接至所述供电控制模块的所述输入端，所述第一输出端电连接至所述第二开关元件。

所述第二开关元件具有第二控制端、第二输入端和第二输出端，所述第二控制端电连接至所述第一输出端，所述第二输入端电连接至所述第一输入端，所述第二输出端电连接至所述供电控制模块的输出端，所述第一开关元件在所述使能端子的信号控制下导通时，所述第一输出端的输出信号控制所述第二开关元件导通，从而所述第二输出端输出所述电源信号。

根据一些实施例，所述供电控制模块包括第一开关元件和继电器，其中所述第一开关元件具有第一控制端、第一输入端和第一输出端，所述第一控制端电连接至所述供电控制模块的所述控制端，所述第一输入端电连接至所述供电控制模块的所述输入端或者所述第一输出端电连接至电源地。

所述继电器具有两个输入端和两个输出端，所述两个输入端连接在所述供电控制模块的所述输入端与所述第一输入端之间或连接在所述第一输出端与电源地之间，所述两个输出端连接在所述供电控制模块的所述输入端与所述输出端之间，所述第一开关元件在所述使能端子的信号控制下导通时，所述继电器的两个输入端之间导通并控制所述两个输出端之间导通，从而所述供电控制模块的所述输出端输出所述电源信号。

根据一些实施例，当所述第一水密连接器连接至所述第二水密连接器时，所述信号控制模块输出第一电平信号至所述使能端子，控制所述水下机器人开机，当所述第一水密连接器断开与所述第二水密连接器的连接时，所述信号控制模块输出第二电平信号至所述使能端子，控制所述水下机器人关机。

根据一些实施例，所述第一水密连接器和所述第二水密连接器均包括第一电连接部、第二电连接部、第三电连接部、第四电连接部，其中所述第二电连接部和所述第三电连接部为通信电连接部，所述第一水密连接器的所述第四电连接部连接至所述信号控制模块的第二端，所述第一水密连接器的所述第一电连接部接地，所述第二水密连接器的所述第一电连接部和所述第四电连接部短接，所述第一水密连接器连接至所述第二水密连接器时，相应的第一电连接部、第二电连接部、第三电连接部、第四电连接部彼此电连接。

根据本申请的另一方面，提供一种水下机器人，包括上述任意一项所述的控制装置。

根据本申请的另一方面，提供一种控制水下机器人开关机的方法，所述方法包括将电连接至零浮力通信线缆的第二水密连接器连接至所述水下机器人的所述第一水密连接器，使得所述水下机器人的所述信号控制模块输出第一电平信号至所述水下机器人的所述供电控制模块的所述使能端子，控制所述水下机器人开机，和/或将电连接至零浮力通信线缆的第二水密连接器与所述水下机器人的所述第一水密连接器断开，使得所述水下机器人的所述信号控制模块输出第二电平信号至所述水下机器人的所述供电控制模块的所述使能端子，控制所述水下机器人关机。

根据本申请实施例，通过水密连接器的连接与断开对所述水下机器人进行开关机控制，在不改变原有结构组成的基础上，通过电信号控制电源的通断电，相较其他方法组成简单、低成本且高效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示出根据示例实施例的控制水下机器人开关机的控制装置的结构框图。

图2示出根据示例实施例所述控制装置中的信号控制模块。

图3示出根据示例实施例所述水下机器人本体关机时的电路连接示意图。

图4示出根据示例实施例所述水下机器人本体开机时的电路连接示意图。

图5示出根据示例实施例所述控制装置中的电源控制模块。

图6示出根据示例实施例的一种控制水下机器人开关机控制装置的电路图。

图7示出根据示例实施例的另一种控制水下机器人开关机控制装置的电路图。

图8示出根据示例实施例的控制水下机器人开机的方法流程示意图。

图9示出根据示例实施例的控制水下机器人关机的方法流程示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本申请概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本申请所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的，因此不能用于限制本申请的保护范围。

在水下作业中，水下机器人起着至关重要的作用。针对水下机器人的作业环境，探索一种简单且高效的方法用于控制水下舱体开关机，可大大提高工作效率，节约装置材料成本，降低能源功耗。

为此，本申请提出一种用于控制水下机器人开关机的控制装置和方法，根据示例实施例，通过控制第一水密连接器和第二水密连接器的连接与断开，控制水下机器人开机和关机。

在描述本申请实施例之前，对本申请实施例涉及到的一些术语或概念进行解释说明。

ROV：水下机器人、无人遥控潜水器、遥控潜水器、遥控水下机器人。

水密连接器：水下密封连接器，是海洋机器人及其相关应用领域不可或缺的连接单元。

下面结合附图对本申请的示例实施例进行说明。

图1示出根据示例实施例的控制水下机器人开关机的控制装置的结构框图。

参见图1，水下机器人ROV本体包括供电电源和控制装置，控制装置包括第一水密连接器CN1、供电控制模块101和信号控制模块103。

信号控制模块103的第一端1电连接至供电电源BATT，信号控制模块103的第二端2电连接至第一水密连接器CN1，信号控制模块103的第三端3向供电控制模块101的使能端子EN输出控制信号。

供电控制模块101具有使能端子EN，供电控制模块根据输入至使能端子的信号控制水下机器人开机或关机。

第一水密连接器CN1一端连接于水下机器人ROV的信号控制模块103，另一端用于连接第二水密连接器CN2，第二水密连接器CN2一端连接于第一水密连接器CN1，另一端用零浮力通信线缆105与控制手柄107相连，零浮力通信线缆105用于传输控制信号。

根据一些实施例，第一水密连接器CN1包括第一电连接部A、第二电连接部B、第三电连接部C、第四电连接部D，其中第二电连接部B和第三电连接部C为通信电连接部，第四电连接部D连接至信号控制模块的第二端，第一电连接部A接地。第二水密连接器CN2的第一电连接部A和第四电连接部D短接。

当第一水密连接器CN1未连接至第二水密连接器CN2时，第一电连接部与第四电连接部电隔离，当第一水密连接器CN1连接至第二水密连接器CN2时，第一电连接部A与第四电连接部D电导通。

根据本申请实施例，通过水密连接器的连接与断开对水下机器人进行开关机控制，在不改变原有结构组成的基础上，通过电信号控制电源的通断电，相较其他方法组成简单、低成本高效率。

图2示出根据示例实施例控制装置中的信号控制模块。

根据示例实施例，信号控制模块包括分压电路，第三端输出分压信号。

根据示例实施例，供电控制模块101的使能端子EN可复用供电控制模块的过压保护端子。

参见图2，分压电路包括：串联连接的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点电连接至第三端，第一电阻R1的另一端子电连接至第一端1，第二电阻R2的另一端子电连接至第二端2。

第一电阻R1的阻值高于第二电阻R2的阻值。例如， R1阻值为200kΩ，R2阻值为24kΩ，设供电控制模块的使能端子EN的开关机逻辑为，当EN>2.5V时ROV本体关机，当EN<2.5V时ROV本体开机。

例如，ROV本体关机过程可为：

第一水密连接器CN1与第二水密连接器CN2两个水密连接器断开连接，参见图3，此时使能端子EN引脚的电压为200kΩ电阻上拉到供电电源16.8V上，EN=16.8V>2.5V， ROV本体关机。

例如，ROV本体开机过程可为：

第一水密连接器CN1与第二水密连接器CN2两个水密连接器相连接，参见图4，此时使能端子EN引脚的电压为供电电源16.8V上24kΩ电阻与200kΩ电阻的分压值， EN=1.8V＜2.5V， ROV本体开机。

图5示出根据示例实施例控制装置中的供电控制模块。

参见图5，供电控制模块101具有输入端51、控制端52和输出端53，输入端电连接至供电电源，控制端52电连接至使能端子EN，控制端控制输入端与输出端之间的导电通路导通或关闭；

供电控制模块具有至少一个受控电源U1和/或U2，根据来自供电控制模块的输出端53的电源信号输出电压信号。

根据一些实施例，参见图6，供电控制模块包括第一开关元件Q1和第二开关元件Q2，其中第一开关元件Q1具有第一控制端、第一输入端和第一输出端，第一控制端电连接至供电控制模块的控制端52，第一输入端电连接至供电控制模块的输入端51，第一输出端53电连接至第二开关元件Q2。图中示出第一开关元件Q1为PMOS场效应晶体管，但本发明不限于此，第一开关元件Q1也可采用三极管或IGBT实现。

第二开关元件Q2具有第二控制端、第二输入端和第二输出端，第二控制端电连接至第一输出端，第二输入端电连接至第一输入端，第二输出端电连接至供电控制模块的输出端。图中示出第二开关元件Q2为NMOS场效应晶体管，但本发明不限于此，第二开关元件也可采用三极管或IGBT实现。

第一开关元件Q1在使能端子EN的信号控制下导通时，第一输出端的输出信号控制第二开关元件Q2导通，从而第二输出端输出电源信号。例如，参见图4，当第一水密连接器CN1与第二水密连接器CN2两个水密连接器相连接，第一水密连接器CN1第一电连接部A与第四电连接部D短路，供电电源16.8V上24kΩ电阻与200kΩ电阻的分压值为1.8V 低电平。该低电平提供至PMOS场效应晶体管Q1的栅极时，PMOS场效应晶体管Q1导通，从而高电平提供至NMOS场效应晶体管Q2的栅极，NMOS场效应晶体管Q2导通，第二输出端输出电源信号至受控电源U1和U2，从而受控电源U1和U2输出电压信号，ROV开机。

当第一水密连接器CN1与第二水密连接器CN2两个连接器断开时，第一水密连接器CN1的第一电连接部A与第四电连接部D断开，第一开关元件Q1的栅极上拉到供电电源16.8V上，PMOS场效应晶体管Q1关断，NMOS场效应晶体管关断，供电控制模块不能为受控电源提供电源信号，受控电源U1和U2不能输出电压信号，此时ROV关机。

根据另一些实施例，参见图7，电源控制模块包括第一开关元件Q1和继电器L1，其中第一开关元件Q1具有第一控制端、第一输入端和第一输出端，第一控制端电连接至供电控制模块的控制端，第一输入端电连接至供电控制模块的输入端或者第一输出端电连接至电源地。

继电器L1具有两个输入端和两个输出端，两个输入端连接在供电控制模块的输入端与第一输入端之间或连接在第一输出端与电源地之间，两个输出端连接在供电控制模块的输入端与输出端之间；

第一开关元件Q1在使能端子EN的信号控制下导通时，继电器L1的两个输入端之间导通并控制两个输出端之间导通，从而供电控制模块的输出端输出电源信号。

第一水密连接器CN1与第二水密连接器CN2两个连接器不连接时，第一水密连接器CN1的第一电连接部A与第四电连接部D断开，第一开关元件Q1栅极被电阻拉高，第一开关元件Q1关断，继电器L1不动作，受控电源的电源电压VCC为0V，此时ROV本体关机。

第一水密连接器CN1与第二水密连接器CN2两个连接器连接时，第一水密连接器CN1第一电连接部A与第四电连接部D短路，第一开关元件Q1导通，继电器L1动作闭合。受控电源的电源电压VCC为16.8V的电池电压，此时ROV本体开机。

图8示出根据示例实施例控制水下机器人开机的方法流程示意图。

图9示出根据示例实施例控制水下机器人关机的方法流程示意图。

参见图8，当第一水密连接器CN1连接至第二水密连接器CN2时，信号控制模块103输出第一电平信号至使能端子，控制水下机器人开机。

当第一水密连接器CN1与第二水密连接器CN2两个水密连接器相连接，第一水密连接器CN1第一电连接部A与第四电连接部D短路，供电电源16.8V上24kΩ电阻与200kΩ电阻的分压值为1.8V 低电平。该低电平提供至控制器件，控制器件导通，第二输出端输出电源信号至受控电源，从而受控电源输出电压信号，ROV开机。

参见图9，当第一水密连接器CN1断开与第二水密连接器CN2的连接时，信号控制模块103输出第二电平信号至使能端子，控制水下机器人关机。

当第一水密连接器CN1与第二水密连接器CN2两个连接器断开时，第一水密连接器CN1的第一电连接部A与第四电连接部D断开，第一开关元件Q1的栅极上拉到供电电源16.8V上，该高电平提供至控制元件，控制元件关断，供电控制模块不能为受控电源提供电源信号，受控电源不能输出电压信号，此时ROV关机。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是现场可编程门阵列、集成电路等。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上具体地展示和描述了本申请的示例性实施例。应可理解的是，本申请不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本申请意图涵盖包含在所附条款的精神和范围内的各种修改和等效设置。