电子罗盘等传感器在水下机器人中的重要应用

　　作为一种重要的导航工具，电子罗盘正越来越多地用于水下机器人等导航和定位系统中。当前，大多数的导航系统都使用电子罗盘来指示方向。今天，沃感科技便来为各位介绍一下水下机器人中传感器的重要性，以及简单了解一下电子罗盘等传感器在水下机器人中的重要作用。

水下机器人，资料图

　　水下机器人，也就是有缆遥控水下机器人（Remotely Operated Vehicle，ROV）凭借其安全、经济、高效等优点，目前被广泛应用于深海资源调查、海洋救助与打捞、海洋石油开采、水下工程施工、军事和国防建设等诸多领域。

　　目前，增加水下机器人行为的智能水平一直是各国科学家的努力目标。但由于目前人工智能技术不能满足水下机器人智能增长的需要。因此，不能完全依赖于机器的智能，而需要更多地依赖传感器和人的智能，打造监控型水下机器人。

　　与用于陆地上活动的机器人不同，水下机器人需要与水打交道。由于其内部安装有电路、电机等众多电子元器件，所以，除了需要解决设备防水问题外，作为一个复杂的系统集成，水下机器人的电机、推进器、摄像头、传感器、电池等性能和稳定性也都非常重要。

水下机器人作业在，资料图

　　其中，在解决机器人水下平衡能力方面，浮力是水下机器人需要解决的一个重要问题，但这不仅需要开发者进行精确计算，还需要对设备进行相当精细的重力布局。

　　比如，水下机器人需要推进器和升沉补偿系统，来共同来控制水中姿态，操控必须非常精准，哪怕只有半点儿差池，造成设备安装不到位，就可能带来漏油或设备损害的危险。目前，在水下机器人作业过程中，通常需要通过其自动控制系统和通讯系统，对其运动进行姿态控制和调节。

　　这其中，一系列复杂的传感器必不可少。比如，由加速度和陀螺仪组成的IMU惯性传感器，可对机器人行进过程中的角度和姿态进行实时监测；GPS定位系统，可用来测量水下机器人的实时坐标位置。有的水下机器人还会配备声纳传感器，用来探测障碍物和靠近的物体，避免水下航行过程中发生碰撞。

某款水下机器人在工作时，测得的电子罗盘等传感器数据。资料图

　　另外，电子罗盘则可对机器人的方位航向进行测量，并将自身航向发送给控制系统，以便同目的地方位进行比较，并作出相应的航向调整。尤其是远程作业时，航向的测量就更加重要。

　　目前，典型的电子罗盘一般由磁阻传感器和倾角传感器组成。电子罗盘内部全部采用表面贴片元器件，不含任何移动元器件，比较可靠和坚固，且功耗低、体积小。同时该装置带有非铁磁性金属外壳，可以安装固定在任何平台上。

　　在工作时，电子罗盘可通过对地球磁场等信息的读取、计算，精确输出航向、俯仰、翻转等参数，由于一般的内嵌单片机可提供RS232或RS485等通讯模式，因此，电子罗盘可与单片机通过RS232或RS485进行串行通信，实现与上位机的信息交流与控制，从而精确定位。

　　不过，需要注意的是，在使用过程中，为剔除地磁场外的其它磁场以获得精确航向，需要对电子罗盘进行磁场标定，以补偿环境中金属物造成的静态磁场。

可用于水下机器人测向的沃感科技Woosens三轴电子罗盘

　　针对水下机器人领域的这一需求，目前，由沃感科技自主研发的Woosens高精度三轴电子罗盘，通过采用先进的算法对模组进行了软磁和硬磁校正，能提供精确的方位信息。电子罗盘可对机器人的行进角度数据进行读取，以不断调整机器人的航行方向。

　　由于电子罗盘的输出信息，即代表了当前的姿态位置。因此，配合其他姿态传感器，电子罗盘可用于水下机器人这类需要360°旋转的系统中，进行姿态和定向测量。

　　另外，由于集成有三轴磁传感器、三轴倾角传感器，防水等级达到了IP67。同时，Woosens高精度三维电子罗盘模块体积小巧，非常适合水下机器人这类对空间要求较高的系统。