[发明专利]一种水下机器人智能抓取装置及其方法

说明书

本发明公开了一种水下机器人智能抓取装置及其方法，涉及机器人控制技术领域，所述抓取装置包括：水下机器人承载体、推进器模块、导流罩及浮材模块、控制舱、双目相机、电池舱、机械手旋转云台、机械手模块、深度传感器模块、回收篓。本发明方法首先对水下机器人的航迹进行规划；水下机器人部署后按照规划航迹巡航，通过图像处理判断是否为待抓取目标；确定待抓取目标后，水下机器人向目标趋近直至进入图像抓取域，双目相机测量目标像素深度信息并推算其实际位置；随后机器人下潜直至目标进入深度抓取域，控制单元控制机械臂对目标进行抓取与回收。本发明设备易部署易维护，使得单次下潜可抓取回收的目标数量更大，提高了抓取的成功率。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其是一种水下机器人智能抓取装置及其方法。

背景技术

海产品中例如海参、海胆、扇贝，具有极高的营养价值。近年来随着国民收入的持续增加，海产品的销量随之逐年递增。而海产品中多数浅海海珍品捕捞通常采用人工作业的方式，由于水下环境的未知和复杂，水下捕捞条件恶劣，长期的潜水作业会对潜水员身体造成极大的危害。

在现有技术中，公开号为CN108908334A，名称为一种基于深度学习的智能抓取系统及方法，公开了一种基于深度学习的智能抓取系统及方法。该方法通过训练深度学习的神经网络模型，结合图像处理技术，识别出目标物体在三维空间中的位置及种类，然后控制多自由度机械臂对目标进行抓取。该方法采用工控机求取机械臂的运动学逆解，在线进行机械臂轨迹规划，并通过六轴大型机械臂装配末端执行器进行抓取。然而水下机器人控制舱的体积与载重有限，上述多机械臂抓取装置并不能直接适用于水下机器人。

再有，公开号为CN112347900A，名称为基于距离估计的单目视觉水下目标自动抓取方法，公开了一种基于距离估计的单目视觉水下目标自动抓取方法。该方法对单目相机采集的图像进行深度估计得到深度估计图像，再通过强化学习网络融合传感器数据以及深度估计图像，得到相应的动作指令，引导机械臂进行抓取。该方法通过对单目相机采集的图像进行深度估计得出深度估计图像，然而单目相机无法仅凭单张图像获取物体真实的尺度，需要物体的平移才能定量判断物体的远近，且遇到水下光线不足的场景，会进一步降低抓取精度。考虑上述不足，如何设计一种轻便的抓取装置搭载在水下机器人上，并提高抓取精度的水下机器人智能抓取装置及其方法显得尤为重要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种水下机器人智能抓取装置及其方法，设备易部署易维护，使得单次下潜可抓取回收的目标数量更大，提高了抓取的成功率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种水下机器人智能抓取装置，包括水下机器人承载体、推进器模块、导流罩及浮材模块、控制舱、双目相机、电池舱、机械手旋转云台、机械手模块、深度传感器模块、回收篓；所述水下机器人承载体包括导流罩下方的承载体以及两个相互平行的承载体水下机器人承载体Ⅰ和水下机器人承载体Ⅱ；所述推进器模块包括两个对称设置的固定连接在控制舱的两侧的前进/后退推进器以及四个固定连接在导流罩下方的承载体上的前进/后退推进器；两个上浮/下潜推进器固定连接在控制舱的两侧，所述导流罩及浮材模块位于两个上浮/下潜推进器前后两侧；所述控制舱固定于水下机器人整体框架中央，控制舱内部设置有电调调速单元、控制单元和双目相机；所述电池舱位于控制舱的正下方，电池舱通过电池舱卡扣固定于水下机器人承载体上；所述机械手旋转云台包括舵机及舵盘，所述舵机固定在机器人底部框架中央，舵盘固定于舵机之上；所述机械手模块包括机械臂和固定连接在机械臂末端的机械手末端机械夹爪，机械臂通过卡扣固定于舵盘下方；所述深度传感器固定连接在控制舱的尾部，深度传感器与双目相机固定高度相同；所述回收篓位于机械手模块左侧。

一种水下机器人智能抓取方法，包括步骤1：结合待抓取目标的视觉图像和自身特征，对待抓取目标数据库中的目标图片进行图像预处理，并建立待抓取目标的数据集，使用数据集对神经网络模型进行离线训练，训练完成后将模型部署至水下机器人控制舱内的控制单元；