[发明专利]水下机器人及水下机器人导航定位方法

说明书

本申请实施例公开了一种水下机器人及水下机器人导航定位方法，用于消除水下机器人的运动累积误差以提高机器人运动导航和定位的精准度。本申请实施例包括：根据磁信号和/或水声定位信号估算水下机器人在水下运动环境中的全局位置，基于全局位置估算结果对位姿估算结果进行校正，从而位姿校正结果可以很好地消除运动累积误差，根据位姿校正结果可以准确地计算水下机器人在地图中的坐标，根据该坐标准确规划运动路径。因此，本发明克服了水下长距离环境中无法使用GPS传感器消除运动累积偏差的技术问题，使得水下机器人的运动导航定位更加精准可靠，且本申请实施例消除运动累积误差的方法具有数据量小、实时性高的特点，对计算资源的依赖程度低。

技术领域

本申请实施例涉及人工智能领域，具体涉及一种水下机器人及水下机器人导航定位方法。

背景技术

引水隧道广泛存在于大型水利水电工程中，其长度可达几十公里。其结构健康状态事关水利设施的安全，人们需要对水下隧道进行定期检测及维护。由于水下密闭的环境，人工检测作业费时费力且安全性差。为此，人们开始采用机器人对水下隧道进行检查作业，机器人作业过程中需要确定自身的位置并对行进路径进行规划，也就是机器人的水下导航与定位。

传统的水下机器人导航定位方式是采用惯性测量单元、声呐、激光、视觉等声光学传感器融合的方法，对环境进行三维感知和构图来进行机器人的定位和导航。然而，水下长距离隧洞环境中，惯性测量单元必定产生位姿估测累积偏差，影响导航与定位精度；隧洞环境单调，无法从声纳和激光取得有效特征；水下能见度难以保证的情况下，视觉传感器可能失效。因此采用传统的水下机器人导航定位方法，难以满足大型长距离水下隧洞的机器人高速运动的导航与定位要求。

发明内容

本申请实施例提供了一种水下机器人及水下机器人导航定位方法，用于消除水下机器人的运动累积误差以提高机器人运动导航和定位的精准度。

本申请实施例第一方面提供了一种水下机器人，所述水下机器人包括信号检测装置、位置计算单元及路径规划单元；所述位置计算单元包括位姿估算模块、全局位置估算模块及同步定位与地图匹配模块；

所述信号检测装置用于获取所述水下机器人在水下运动环境中的运动状态信号，以及用于获取磁信号和/或水声定位信号；

所述位姿估算模块用于利用所述运动状态信号对所述水下机器人的位姿进行估算，得到位姿估算结果；

所述全局位置估算模块用于根据所述磁信号和/或所述水声定位信号估算所述水下机器人在所述水下运动环境中的全局位置，得到全局位置估算结果；

所述同步定位与地图匹配模块用于判断所述位姿估算结果与所述全局位置估算结果的偏差是否超过预设阈值，若是，则基于所述全局位置估算结果对所述位姿估算结果进行校正，获得位姿校正结果，并根据所述位姿校正结果以及所述水下运动环境的地图确定所述水下机器人在所述水下运动环境的地图中的坐标；

所述路径规划单元用于根据所述坐标规划所述水下机器人在所述水下运动环境中的运动路径。

本申请实施例第二方面提供了一种水下机器人导航定位方法，所述方法应用于水下机器人，所述方法包括：

获取所述水下机器人在水下运动环境中的运动状态信号，以及用于获取磁信号和/或水声定位信号；

利用所述运动状态信号对所述水下机器人的位姿进行估算，得到位姿估算结果；

根据所述磁信号和/或所述水声定位信号估算所述水下机器人在所述水下运动环境中的全局位置，得到全局位置估算结果；

判断所述位姿估算结果与所述全局位置估算结果的偏差是否超过预设阈值，若是，则基于所述全局位置估算结果对所述位姿估算结果进行校正，获得位姿校正结果，并根据所述位姿校正结果以及所述水下运动环境的地图确定所述水下机器人在所述水下运动环境的地图中的坐标；