基于树莓派3的无人水下机器人设计

neilwth

首先感谢e络盟的慷慨赞助，为本次项目提供了核心部件的支持。其实本项目已经过了参与者们很久的设想，但一直未付诸行动。这次赞助的树莓派是我们正式开始的动力之一。


一、项目简介

海洋占据着地球大部分表面积，蕴藏着大量的资源；且相对于人类对太空的认知，我们对水下世界的认识少之又少。怀着对这片神秘深蓝区域的好奇，我们开发了一款无人水下机器人（UUV）。通常来讲，根据是否由人通过机器人拖拽的线缆进行实时控制，我们可以将无人水下机器人分为遥控水下机器人（ROV）和自主水下机器人（AUV）。本次项目在概念上进行创新，设计了一种具有长续航能力的混合式水下机器人（ARV）。


二、工作环境

本次项目使用经典的Raspbian-Wheezy系统，通过显示器进行初始化设置（这部分就不详细介绍了，网上教程一大堆，推荐本书《爱上Raspberry Pi》，入门超好用）。后面为了开发方便，使用WiFi+putty+VNC+ftp进行调试和程序上传。软件部分主要使用自带shell和Python 2.7.


三、系统搭建

硬件方面，本机器人使用两个无刷直流电机作为推进器，可进行水平面内的直行和转向。机器人腹部有水舱，通过水阀进行吞/吐水操作进而实现上浮下潜。为提高机器人的搭载能力，充分发挥其水下试验平台作用，为后续搭载不同实验设备做准备，其背部设计为平板，便于安放设备。头部带有通讯舱，内含433M通讯模块。前胸部有电器仓，放有主控系统（树莓派）和电机驱动板（Arduino）。为节约成本，本机器人使用有机玻璃搭建了主体结构。

本次项目采用遥控+自主双模式混合方案。遥控过程中通过433M模块与陆地控制端进行通讯。通过提前商定好的通讯协议，岸上通过无线电台给机器人发送控制指令，机器人获取后进行相应动作（直行，转向，上浮/下潜）。机器人接收指令后也会向岸上操作员返回成功信号。机器人默认处于遥控状态，当收到操作员发出的自主运动指令后，根据预设的动作组进行自主动作，结束后返回遥控模式。


四、软件设计

本次项目软件部分较为简单，主要包括树莓派上主控程序和Arduino上底层程序。具体程序见附件。


五、实物图片

展示几张装配和试验过程中的航行器图片。

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上面两张是最后成品机器人图片。当然过程十分艰辛，这是我们的试验场地...

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其中有一天场地被占用，还被迫带着大包小包去宾馆调试，都是泪水汗水...

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六、演示视频

为了更好地进行演示，我们编写了上位机程序，然后对整个系统进行了联机运行，请搜索优酷“eeboard作品提交水机”。

http://v.youku.com/v_show/id_XMzI4NTc2NjYyOA==.html



七、附件
代码  

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最后，再次感谢活动主办方！

完。

噗噗熊

听说实验室被占，team去宾馆调试的？

neilwth

噗噗熊 发表于 2018-1-3 09:30
听说实验室被占，team去宾馆调试的？

哇塞被管理员老大翻牌了！

是呢，有一天地方被占用了就出去找了个地方带着工具图纸啥的弄了大半天 [手动捂脸]

风之山谷

莫非是去宾馆浴缸里调试 这个可以防水不？

neilwth

风之山谷 发表于 2018-1-3 17:59
莫非是去宾馆浴缸里调试 这个可以防水不？

水下机器人当然防水啊兄弟不过防水试验都是在小水池里做的

风之山谷

neilwth 发表于 2018-1-3 18:14
水下机器人当然防水啊兄弟不过防水试验都是在小水池里做的

你是怎么密封的？打玻璃胶么？

neilwth

风之山谷 发表于 2018-1-3 18:23
你是怎么密封的？打玻璃胶么？

是的，比较low，哈哈

edwardfcy

謝謝樓主分享!!

lionwes

值得参考，可以用在教学上就更加好了

yiwei123

向大佬学习一下，自己还是小白基础。