深海微型ROV耐压控制系统研究与实现

微型ROV能够搭载在7000米载人潜水器上，与载人潜水器组成子母式系统，配合载人潜水器完成较为复杂的任务。它自带能源，运动灵活，携带摄像机及多种传感器，可以在载人潜水器不能或不便进入的狭小复杂区域开展工作，有效扩展了载人潜水器的工作范围；紧急情况下，微型ROV还能够触发载人潜水器应急抛载装置，帮助潜水器脱离险境，最大限度保证水下人员安全。 传统技术上，为防止海水的腐蚀和压力的破坏作用，构成水下机器人控制系统的电子设备均被安装在高强度的耐压壳体中。然而，随着水下机器人工作深度的加大，耐压壳体的体积和重量都将大幅增加，壳体的加工、装配和密封难度也会显著上升，严重影响了整个系统的稳定性和可靠性。为避免上述弊端，微型ROV将采用耐压电子技术来搭建控制系统，并将整个系统置于油液补偿的薄壁电子舱中。电子舱内外几乎没有压差，外界压力完全由舱内电子设备来承担。 为实现上述耐压控制系统，唯一的方法就是进行大量的相关试验，筛选出能够耐压的元件、模块和系统；对于不能耐压而又无可替代的个别元件，设计一套方案，对其单独进行耐压处理。 本文在充分研究微型ROV控制系统特性的前提下，提出了一套从重要元件、功能模块到试验系统，循序渐进的试验方案，其可行性在实践中得到了验证。以该方案为指导，一系列压力试验陆续展开。试验对象包括电阻、电容、电感和二极管等重要元件，锂离子电池和电压调节电路等功能模块，以及C8051F040单片机最小系统和载体控制系统核心板等试验系统。 试验结果表明：绝大多数常用元件、模块和系统在压力环境下工作正常，参数变化量没有超出允许的范围；只有晶振等少数薄壁空腔结构的元件不能耐压，需要经过特殊处理才能使用。对于这样的元件，本文设计了行之有效的处理方案，排除了若干技术障碍，取得了良好的实际效果。 压力试验和耐压处理有效解决了微型ROV电子设备的耐压问题，为耐压控制系统的设计和实现奠定了基础，具有一定的借鉴意义和较高的实用价值。