[发明专利]一种视觉引导的水下机械臂控制方法

权利要求书

1.一种视觉引导的水下机械臂控制方法，其特征在于，包括：

步骤1：当水下机械臂处于初始位置，采用视觉引导方式控制水下机械臂运动，位于腕部的水下摄像机开始搜寻水下目标，确定水下目标物；

步骤2：确定水下目标物之后，通过视觉对水下目标物进行定位，确定本运动周期的水下机械臂末端位置点；

步骤3：建立水下机械臂的运动学模型，计算出本周期的机械臂各关节运动量，构造基于终端滑模的自抗扰控制器，驱动水下机械臂各关节运动；

步骤4：检测水下机械臂是否到达水下目标点，若没有到达目标点，重复步骤2和步骤3的运动过程，若到达则进行相应的水下机械抓取工作。

2.根据权利要求1所述的一种视觉引导的水下机械臂控制方法，其特征在于：所述的步骤1中视觉引导方式控制包括

步骤1.1：通过水下机械臂手爪关节的相机获取水下目标物体P的特征信息，从已经构建的3D模型集合中随机抽取一个3D模型，采用外参数矩阵M验证方法选取与P的特征信息相匹配的3D模型；

步骤1.2：从3D模型中提取与P的特征匹配的全部几何特征，进而建构对目标位姿估算的特征集合；

步骤1.3：设P的图像特征的在计算机坐标系(o_pix-x_pixy_pix)下的坐标为{(u₀ v₀),(u₁v₁)……(u_i v_i)}，(u₀ v₀),(u₁ v₁)……(u_i v_i)，代表水下目标物体P的i个几何特征的坐标；设与P匹配的3D模型在世界坐标系(O_w-X_wY_wZ_w)下的三维空间坐标为{(x₀ y₀ z₀),(x₁ y₁z₁)……(x_i y_i z_i)}；

步骤1.4：根据摄像机成像几何模型的建立原理，求解摄像机的外参数矩阵M。

3.根据权利要求2所述的一种视觉引导的水下机械臂控制方法，其特征在于：所述的步骤1.1中外参数矩阵M验证方法包括

步骤1.1.1：相机处于B时水下目标物体的外参数矩阵为处于A时水下目标物体的外参数矩阵为M，则其中^BR_A为相机分别处于A、B两个位置时的转换矩阵；

步骤1.1.2：将与相匹配的3D模型提取出来并进行计算，得到水下目标物体在计算机坐标系(o_pix-x_pixy_pix)下的坐标；

步骤1.1.3：若通过相机采集目标物体所得到的外参数矩阵M与转换矩阵计算所得的外参数矩阵对同一目标物体的估算结果一致，则认为3D模型匹配一致；若对同一目标物体的估算结果不一致，则认为3D模型匹配不合理；

步骤1.1.4：若3D模型匹配不合理，则需要重新构建3D模型集合或继续在当前集合中寻找新的3D模型进行水下目标物体匹配工作，重复步骤1.1.1、步骤1.1.2和步骤1.1.3的直至满足要求为止。