一種具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下作業(yè)設(shè)備，具體涉及一種具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為人類研究和開發(fā)海洋的得力助手，水下機器人在海洋工程領(lǐng)域正扮演著越來越重要的角色，尤其在海底電纜鋪設(shè)、海底搜救和海底軍事設(shè)施維護(hù)等工程領(lǐng)域，水下機器人能夠在潛水員不可能到達(dá)的深度進(jìn)行綜合考察和研究，并能完成各種作業(yè)任務(wù)，在海洋開發(fā)中發(fā)揮著極其重要的作用。
[0003]但是未知多變的海洋環(huán)境比陸地環(huán)境復(fù)雜得多，加上水下機器人自身存在強耦合、非線性、欠驅(qū)動及模型不確定性，使得有效控制成為技術(shù)難點。
[0004]水下機器人按控制方式劃分，主要有遙控水下機器人ROV (Remotely OperatedVehicle)和自治水下機器人AUV (Autonomous Underwater Vehicle)，憑借遙控水下機器人的低成本、控制簡便性和信息交互實時性好，以及能滿足作業(yè)機械手和復(fù)雜水下探測設(shè)備的電力需求，從而在決策和作業(yè)水平上，仍是當(dāng)今使用最廣且最為重要的水下勘探和偵查設(shè)備。
[0005]就遙控水下機器人而言，包括水面控制單元和水下本體兩部分，水面控制單元主要用于執(zhí)行水面操作人員的手動操控，控制水下本體的運動和具體水下作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行，水下本體能將水下環(huán)境的局部信息和自身的所有狀態(tài)信息上傳至水面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置，其增加了左右攝像機，使得可以通過視頻信息構(gòu)建雙目視覺，并更具三維坐標(biāo)信息對空間目標(biāo)進(jìn)行三維重建，從而更精準(zhǔn)的進(jìn)行水下現(xiàn)場作業(yè)，提高作業(yè)效率和精度。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置，其特征是，包含:
水面控制單元；
水下本體，其電子艙設(shè)置在一框架內(nèi)，其通過一臍帶纜與所述的水面控制單元通信連接和電力供給；
其中，所述的水下本體包含:
傳感器系統(tǒng)，其包含設(shè)置在水下本體前方的用于采集水下目標(biāo)的視頻信息的左右攝像機；
水下主控系統(tǒng)，其分別連接所述的傳感器系統(tǒng)和水面控制單元；水下主控系統(tǒng)將視頻信息和水下本體狀態(tài)相關(guān)的傳感器信息上傳給水面控制單元，水面控制單元解析這些信息數(shù)據(jù)并結(jié)合人為操控，輸出遠(yuǎn)程控制指令至水下主控系統(tǒng)以控制水下本體完成精細(xì)作業(yè)。
[0008]上述的具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置，其中:
所述的傳感器系統(tǒng)還包含:實時采集水下本體周圍水下環(huán)境信息的聲納組件； 所述的水下本體還包含:用于驅(qū)動水下本體運動的動力驅(qū)動系統(tǒng)，其連接所述的水下主控系統(tǒng)；水下主控系統(tǒng)也可根據(jù)水下環(huán)境信息，輸出運動控制指令至動力驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)水下本體的自主避障。
[0009]上述的具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置，其中，所述的聲納組件包含:
測距聲納，其設(shè)置于水下本體前端上方，其在水下作業(yè)時測量前方目標(biāo)或障礙物的距離數(shù)據(jù)，并將距離數(shù)據(jù)通過水下主控系統(tǒng)傳送給水面控制單元進(jìn)行處理；
前視聲納，其設(shè)置于水下本體前端上方，其在水下作業(yè)時測量同一水平面周圍目標(biāo)或障礙物的狀況，并將圖像數(shù)據(jù)通過水下主控系統(tǒng)傳送給水面控制單元進(jìn)行處理。
[0010]上述的具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置，其中，所述的動力驅(qū)動系統(tǒng)包含: 垂向推進(jìn)器，其設(shè)置于水下本體框架橫剖面的左右兩側(cè)，控制水下本體進(jìn)行潛浮和橫搖運動；
艉部推進(jìn)器，其設(shè)置于水下本體框架艉部的左右兩側(cè)，控制水下本體進(jìn)行進(jìn)退和艏向運動。
[0011]上述的具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置，其中，所述的水下本體還包含:
抓斗，其連接所述的水下主控系統(tǒng)，水下主控系統(tǒng)根據(jù)水面控制單元的遠(yuǎn)程控制指令控制其進(jìn)行各種精細(xì)操作。
[0012]上述的具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置，其中，所述的水面控制單元包含: 水面主控系統(tǒng)，其包含:可編程邏輯控制器、工控機以及電源模組；可編程邏輯控制器連接所述的工控機，用于接收并處理操縱面板的操縱數(shù)據(jù)，并將獲得的數(shù)據(jù)傳送給工控機；工控機用于接收可編程邏輯控制器采集的操控面板的操縱數(shù)據(jù)，并按通訊協(xié)議，由臍帶纜下傳至水下本體；
第一臍帶纜接口板，其輸出端通過所述的臍帶纜與水下本體的輸入端連接，其輸入端與水面主控系統(tǒng)的輸出端連接；
LCD顯示器，其輸入端連接所述工控機的VGA輸出端，工控機解析由臍帶纜發(fā)送過來的水下本體狀態(tài)信息，并傳送給LCD顯示器進(jìn)行實時顯示；
操控面板，其包含數(shù)字開關(guān)、模擬操控組件和輸出接口組件，數(shù)字開關(guān)和模擬操控組件分別連接所述的可編程邏輯控制器，輸出接口組件分別連接所述的第一臍帶纜接口板與工控機；
水面功率分配板，其輸出端分別連接所述的水面主控系統(tǒng)、LCD顯示器和操控面板，其輸入端連接所述的第一臍帶纜接口板；所述的電源模組通過水面功率分配板和水下功率分配板為整個系統(tǒng)提供動力源。
[0013]上述的具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置，其中，所述的水下本體還包含: 第二臍帶纜接口板，其輸入端通過所述的臍帶纜連接所述水面控制單元的輸出端，其輸出端與所述水下主控系統(tǒng)和水下功率分配板的輸入端連接；
LED照明，其連接所述的水下主控系統(tǒng)，用于為水下本體執(zhí)行作業(yè)任務(wù)提供照明；
水下功率分配板，其輸出端分別連接所述的水下主控系統(tǒng)、LED照明、抓斗、動力驅(qū)動系統(tǒng)以及傳感器系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:本發(fā)明水下機器人裝置在水下搜救，操作人員不僅可以根據(jù)普通視頻圖像進(jìn)行判斷，還能通過左右攝像機的視頻信息構(gòu)建雙目視覺，根據(jù)獲得的三維坐標(biāo)信息，對空間目標(biāo)進(jìn)行三維重建，獲取目標(biāo)的幾何外形及參數(shù)，尤其在進(jìn)行精細(xì)作業(yè)時，可更精準(zhǔn)的進(jìn)行水下現(xiàn)場作業(yè)，提高作業(yè)的精度和效率；
另外，本發(fā)明的水下本體的水下主控系統(tǒng)能根據(jù)前視聲納和測距聲納所探測的圖像和距離數(shù)據(jù)，判斷出水下機器人在水下作業(yè)時周圍環(huán)境的障礙物分布，并輸出運動控制指令，從而實現(xiàn)自主避障。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0017]如圖1所示；一種具有雙目視覺的搜救水下機器人裝置，其包含:水面控制單元以及水下本體。
[0018]水下本體的電子艙設(shè)置在一框架內(nèi)，其通過一臍帶纜與所述的水面控制單元通信連接和電力供給；其具體包含:傳感器系統(tǒng)10，其包含設(shè)置在水下本體前方的用于采集水下目標(biāo)的視頻信息的左右攝像機105、實時采集水下本體周圍水下環(huán)境信息的聲納組件；水下主控系統(tǒng)7，其分別連接所述的傳感器系統(tǒng)10和水面控制單元，水下主控系統(tǒng)7將視頻信息和水下本體狀態(tài)相關(guān)的傳感器信息上傳給水面控制單元，水面控制單元解析這些信息數(shù)據(jù)并結(jié)合人為操控，輸出遠(yuǎn)程控制指令至水下主控系統(tǒng)7以控制水下本體完成精細(xì)作業(yè)；用于驅(qū)動水下本體運動的動力驅(qū)動系統(tǒng)9，其連接所述的水下主控系統(tǒng)7，水下主控系統(tǒng)7也可根據(jù)水下環(huán)境信息，輸出運動控制指令至動力驅(qū)動系統(tǒng)9，實現(xiàn)水下本體的自主避障；抓斗76，其連接所述的水下主控系統(tǒng)7，水下主控系統(tǒng)7根據(jù)水面控制單元的遠(yuǎn)程控制指令控制其進(jìn)行各種精細(xì)操作；第二臍帶纜接口板6，其輸入端通過所述的臍帶纜連接所述水面控制單元的輸出端，其輸出端與所述水下主控系統(tǒng)7的輸入端連接；LED照明75，其連接所述的水下主控系統(tǒng)，用于為水下本體執(zhí)行作業(yè)任務(wù)提供照明；水下功率分配板8，其輸出端分別連接所述的水下主控系統(tǒng)7、LED照明75、抓斗76、動力驅(qū)動系統(tǒng)9以及傳感器系統(tǒng)10，其輸入端連接所述的第二臍帶纜接口板6。
[0019]本發(fā)明的具體工作原理是，左右攝像機105對水下目標(biāo)進(jìn)行掃描，獲得水下目標(biāo)的視頻信息；水面主控系統(tǒng)I的工控機11根據(jù)左右攝像機105采集的視頻信息包括雙目視覺信號以及三維坐標(biāo)信息對空間目標(biāo)進(jìn)行三維重建，獲得目標(biāo)的幾何外形及參數(shù)；操作人員可根據(jù)獲得的目標(biāo)幾何外形及參數(shù)，通過操控面板4向水面主控系統(tǒng)I發(fā)送操作指令，遠(yuǎn)程控制水下本體進(jìn)行精細(xì)作業(yè)，整個過程中，水下本體都可在傳感器系統(tǒng)10、水下主控系統(tǒng)7以及動力驅(qū)動系統(tǒng)9的配合下實現(xiàn)自主避障，避免作業(yè)時的機體受損。
[0020]上述聲納組件具體包含:測距聲納101，其設(shè)置于水下本體前端上方，其在水下作業(yè)時測量前方目標(biāo)或障礙物的距離數(shù)據(jù)，并將距離數(shù)據(jù)通過水下主控系統(tǒng)7傳送給水面控制單元進(jìn)行處理；前視聲納103，其設(shè)置于水下本體前端上方，其在水下作業(yè)時測量同一水平