[发明专利]一种大时延下的水下机器人遥操作装置及实现方法

说明书

本发明公开一种大时延下的水下机器人遥操作装置及实现方法，包括：采集模块、模型构建模块、遥操作模块、水下机器人、仿真显示器、第一通信装置、第二通信装置；采集模块用于获取水下场景影像；模型构建模块用于构建虚拟水下任务场景模型和虚拟水下机器人；遥操作模块用于输出控制指令、获取虚拟水下机器人的未来运动状态、更新虚拟水下任务场景模型；水下机器人用于动作获取真实运动状态；仿真显示器用于显示虚拟水下任务场景模型、虚拟水下机器人、未来运动状态和真实运动状态；第一通信装置用于时延传输控制指令；第二通信装置用于时延回传真实运动状态。本发明能够通过多步预测克服时延影响，解决大时延下的水下机器人状态预测问题。

技术领域

本发明涉及机器人遥操作技术领域，特别涉及一种大时延下的水下机器人遥操作装置及实现方法。

背景技术

随着人类对海洋的不断探索，水下机器人的应用越来越广泛，作用越来越明显。在一些恶劣的水下环境下以及人类难以完成的水下作业中，比如深海探索、水生物捕捞、水下搜救等，用水下机器人来进行作业既能使人免遭危险环境威胁，又能提高作业效率。

由于技术水平的限制，要实现水下机器人完全自主作业仍然有很大的困难，许多精细作业任务还是需要依靠操作人员远程控制机器人来完成。而遥操作设备与机器人的通讯是在网络环境中进行，采用网络通讯由于网络波动，会产生时延，网络时延的存在为操作系统的感知和控制带来了许多问题，它使得指令和数据传输的实时性受到影响，导致系统的不稳定，降低了系统的操作性能，影响操作者的临场感。因此，遥操作的一个主要问题就是如何解决时延带来的影响，然而普通预测方法在大时延条件下不能很好地保证实时性和准确性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种大时延下的水下机器人遥操作装置及实现方法，以解决现有技术中存在的技术问题，能够通过多步预测克服遥操作系统中的时延影响，提高系统的可操作性，解决大时延下的水下机器人状态预测问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种大时延下的水下机器人遥操作装置，包括：采集模块、模型构建模块、遥操作模块、水下机器人、仿真显示器、第一通信装置、第二通信装置；

所述采集模块用于获取所述水下机器人周围的水下场景影像；

所述模型构建模块用于根据所述水下场景影像和所述水下机器人构建虚拟水下任务场景模型和虚拟水下机器人；

所述遥操作模块用于根据所述虚拟水下任务场景模型输出控制指令，并基于所述控制指令获取所述虚拟水下机器人的未来运动状态，以及基于真实运动状态和所述未来运动状态更新所述虚拟水下任务场景模型；

所述水下机器人用于根据所述控制指令进行动作，并获取真实运动状态；

所述仿真显示器用于显示所述虚拟水下任务场景模型和所述虚拟水下机器人，以及通过所述虚拟水下机器人预测的未来运动状态和通过所述水下机器人获得的真实运动状态；

所述第一通信装置用于将所述控制指令时延传输给所述虚拟水下机器人和所述水下机器人；

所述第二通信装置用于将所述真实运动状态时延回传给所述遥操作模块。

优选地，所述遥操作模块包括专用控制手柄和遥操作计算机；所述专用手柄用于获取所述控制指令；所述遥操作计算机用于将所述控制指令进行解析并分别发送给所述虚拟水下机器人和所述水下机器人。

优选地，所述采集模块包括摄像机和前视声呐；所述摄像机用于拍摄所述水下机器人周围的影像；所述前视声呐用于获取所述水下机器人周围的声呐影像。

优选地，所述水下机器人上置有传感器；所述传感器用于获取所述真实运动状态。

一种大时延下的水下机器人遥操作实现方法，包括以下步骤：

S1、采集水下机器人周围的水下场景影像；