[发明专利]一种基于OpenMV的水下机器人位姿控制方法

说明书

本发明公开了一种基于OpenMV的水下机器人位姿控制方法，至少包括如下步骤：S1、使用水下机器人的惯性测量单元，通过惯性测量单元测量水下机器人的三轴姿态角和加速度信号，通过角速度信号和加速度信号初步解算水下机器人的位姿；S2、利用视觉模块解算水下机器人的位姿；S3、对于惯性测量单元采集到的位姿信息与视觉模块采集到的位姿信息融合，通过卡尔曼滤波进行数据处理，将处理好的位姿信息发送给控制器，以对水下机器人进行姿态控制。能够得到水下机器人精准实时坐标信息，控制水下机器人实现长时间悬停定姿作业，以便完成特种作业。

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，具体来说，是一种水下机器人位姿控制方法。

背景技术

现有的技术中，水下机器人位姿控制多采用的导航定位方法有：GPS组合导航系统、多普勒导航系统、声学导航系统、惯性导航系统等。但水下环境复杂、作业难度大，多需要水下机器人长时间在水下进行特种作业，由于工作量的巨大以及水下环境的复杂性，所以现有这些定位不能很好的满足水下机器人作业需求。

第一，现有的技术中水下机器人GPS组合导航系统是基于无线电波实现导航定位功能，虽然将GPS导航跟水下长基线水声导航融合后，可以实现GPS对水下潜航器进行定位跟踪。但是GPS在水下衰减较大而无法有效传播。并且由于GPS定位系统受美国军方控制，在特殊情况下会出现GPS定位无法使用的情况，以至于水下机器人航行不受控，航线无法准确控制。第二，多普勒导航系统利用航位推算技术实现定位，但在水下应用中有一定局限性，由于水下环境未知性较大，水下机器人机体往往会有较大的姿态变化，当姿态变化超过一定限度，系统有可能收不到自身发出的超声波的回波。第三，声学导航定位系统布阵测量工作通常非常繁琐，耗时耗力，并且类似于水听器之间距离以10～20米为宜的短基线水声定位系统，对于体积过小的船体或水下机器人不适合，所以很难将声学导航定位系统在水下机器人上广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于OpenMV的水下机器人位姿控制方法，能够得到水下机器人精准实时坐标信息，控制水下机器人实现长时间悬停定姿作业，以便完成特种作业。

本发明的目的是这样实现的：一种基于OpenMV的水下机器人位姿控制方法，至少包括如下步骤：

S1、使用水下机器人的惯性测量单元，通过惯性测量单元测量水下机器人的三轴姿态角和加速度信号，通过角速度信号和加速度信号初步解算水下机器人的位姿；

S2、利用视觉模块解算水下机器人的位姿；

S3、对于惯性测量单元采集到的位姿信息与视觉模块采集到的位姿信息融合，通过卡尔曼滤波进行数据处理，将处理好的位姿信息发送给控制器，以对水下机器人进行姿态控制；

其中，上述视觉模块是基于OpenMV的视觉传感器。

进一步地，在S2步骤中，至少包括S21子步骤，S21子步骤过程如下：视觉模块进行图像采集，对采集目标进行捕获，显示出目标原始图像。

进一步地，在S2步骤中，至少包括S22子步骤，S22子步骤过程如下：对目标识别与跟踪，如若失败则重新对图像采集。

进一步地，在S2步骤中，至少包括S23子步骤，S23子步骤过程如下：利用视觉模块进行水下机器人的位姿解算，将解算出来的位姿坐标通过数据发送传给水下机器人。

本发明的有益效果在于：

1、采用基于OpenMV视觉的水下机器人位姿控制方法能够有效提高水下机器人水下位姿控制的精准度，减小位姿定位误差，提高水下机器人潜水作业时对于水下目标定位的准确性；