基于树莓派3的无人水下机器人设计
基于树莓派3的无人水下机器人设计一、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。
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...
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
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七、附件
代码
#-*-coding:utf-8-*
import serial
import time
import RPi.GPIO as gpio
ser=serial.Serial("/dev/ttyUSB0",9600)#msg
ser_ard=serial.Serial("/dev/ttyUSB1",9600)#arduino
ser2=serial.Serial("/dev/ttyUSB2",9600)#up
def main():
time.sleep(0.5)
ser.write("AT+CMGD=1\r")
time.sleep(0.5)
while True:
count2=ser2.inWaiting()
if count2 != 0:
recv2=ser2.read(count2)
ser2.write(recv2)
ser_ard.write(recv2)
print recv2
ser2.flushInput()
time.sleep(0.1)
ser.write("AT+CMGR=1\r")
count=ser.inWaiting()
if count != 0:
recv=ser.read(count)
print 'read1' + recv
if (len(recv) >= 80):# and (recv.split('\r\n') == 'AT+CMGR=1'):
count_p=recv.split('\r\n')
header="*CTL,"
end="^"
print '!!!!!!!!countp0'+count_p
#count_to_ard = str(header) + count_p + str(end)
count_to_ard = '*CTL,' + count_p + '^'
ser_ard.write(count_to_ard)
time.sleep(0.5)
ser.write("AT+CMGD=1\r")
time.sleep(0.5)
#time.sleep(0.5)
#ser.write("AT+CMGD=1\r")
time.sleep(0.1)
ser.flushInput()
time.sleep(0.1)
if __name__== '__main__':
try:
main()
except KeyboardInterrupt:
if ser2 != None:
ser2.close()
if ser_ard != None:
ser_ard.close()
if ser != None:
ser.close()
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