[发明专利]一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统

权利要求书

1.一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统，包括控制子系统(1)、图像处理子系统(2)、激光通信子模块(3)和数据融合模块(4)，其特征在于：所述数据融合模块(4)包括卡尔曼滤波器(4-A)、选择开关(4-B)、视觉数据存储器(4-C)和滑移开关(4-D)；所述控制子系统(1)包括两组机器人机体姿态传感器(1-A、1-B)，所述控制子系统(1)为了防止外界环境所带来的干扰，采用两组机器人机体姿态传感器(1-A,1-B)进行自身姿态的测量，将该两组机器人机体姿态传感器(1-A、1-B)采集的两组数据传输至数据融合模块(4)，将处理后定为有效的数据作为控制系统的前馈信号；所述两组机器人机体姿态传感器(1-A、1-B)经选择开关(4-B)和滑移开关(4-D)连接视觉数据存储器(4-C)，滑移开关(4-D)用于设定阈值对数据进行有效性判断，以进行阈值仲裁，并将融合后的有效数据存储于视觉数据存储器(4-C)中；所述眼球型水下机器人实时并发控制系统的数据融合模块(4)阈值仲裁时以两组机器人机体姿态传感器(1-A、1-B)测量的在X-Y-Z三轴方向的矢量速度差值的模为仲裁标准；所述控制子系统(1)连接激光通信模块(3)和数据融合模块(4)而与图像处理子系统(2)通过CAN转换器实现CAN总线高速通信，控制子系统(1)与图像处理子系统(2)两个子系统对数据并发地进行处理，实现对水下机器人实时并发控制。

2.根据权利要求1所述的一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统，其特征在于：所述控制子系统(1)包括两组机器人机体姿态传感器(1-A、1-B)、主控单元(1-C)和底层驱动模块(1-D)；所述两组机器人机体姿态传感器(1-A、1-B)包括加速度计(6-A)、陀螺仪(6-B)和编码器(6-C)；所述主控单元(1-C)连接两组机器人机体姿态传感器(1-A、1-B)和底层驱动模块(1-D)。

3.根据权利要求1所述的一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统，其特征在于：所述图像处理子系统(2)包括DSP主控单元(2-A)和CCD相机组成的视觉系统(2-B)；所述图像处理子系统(2)利用DSP数据处理模块(2-A)通过IIC总线方式与CCD相机(2-B)进行数据高效率传输，且对CCD相机(2-B)提取的视觉信息进行数据处理，并将处理后的视觉信息与控制子系统(1)的姿态信息进行数据融合，作为整个实时并发控制系统的定位与校验误差。

4.根据权利要求1所述的一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统，其特征在于：所述激光通信子模块(3)包括激光传感器及其外围接口(3-A)，在水下与外界环境通信时，所述激光通信子模块(3)利用激光传输图像处理子系统(2)采集的图像数据信息，与外界终端进行信息交互；此外，所述激光通信子模块(3)能够接受外界的远程操控指令，控制所述眼球型水下机器人中双向离心泵(5-N、5-L、5-M)的排水量以及控制所述眼球型水下机器人中电机(5-J、5-E)的转速。

5.根据权利要求1所述的一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统，其特征在于：所述数据融合模块(4)利用旋转矩阵进行从相对坐标系到世界坐标系(9)的转换，进行目标定位，为了保证整个眼球型水下机器人实时并发控制系统的实时性与稳定性，水下部分采用激光通信的方式进行数据传输，水上部分采用CAN总线方式进行数据传输。

6.根据权利要求1所述的一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统，其特征在于：所述实时并发控制系统的控制子系统(1)与图像处理子系统(2)执行并行运算，同时不断地进行数据交互与通信，整个通信过程提供对IIC总线(2-C)与CAN总线(2-D)方式的支持，因此，能够切换主从机的模式。