[发明专利]智能化水下机器人系统

摘要

本发明涉及一种智能化水下机器人系统，包括红外线测距传感器、水下摄像机、图像处理器和TMS320C6000系列DSP，所述红外线测距传感器用于检测前方障碍物到所述系统的纵向距离，所述水下摄像机用于采集前方障碍物图像，所述图像处理器与所述水下摄像机连接，用于对所述前方障碍物图像进行图像处理，所述TMS320C6000系列DSP与所述红外线测距传感器和所述图像处理器分别连接，用于基于所述纵向距离和所述图像处理结果实现对前方障碍物的躲避。通过本发明，能够实现水下障碍物的不同躲避模式，提高了水下机器人系统的智能化程度。

主权项

一种智能化水下机器人系统，其特征在于，所述系统包括红外线测距传感器、水下摄像机、图像处理器和TMS320C6000系列DSP，所述红外线测距传感器用于检测前方障碍物到所述系统的纵向距离，所述水下摄像机用于采集前方障碍物图像，所述图像处理器与所述水下摄像机连接，用于对所述前方障碍物图像进行图像处理，所述TMS320C6000系列DSP与所述红外线测距传感器和所述图像处理器分别连接，用于基于所述纵向距离和所述图像处理结果实现对前方障碍物的躲避；所述系统还包括：存储器，根据用户的输入，预先存储目标上限灰度阈值、目标下限灰度阈值、纵向距离阈值、竖向尺寸阈值和横向尺寸阈值；横向直流电机，用于驱动横向螺旋桨，为所述系统提供横向方向的动力，控制所述系统横向方向左右移动；纵向直流电机，用于驱动纵向螺旋桨，为所述系统提供纵向方向的动力，控制所述系统纵向方向前后移动；竖向直流电机，用于驱动竖向螺旋桨，为所述系统提供竖向方向的动力，控制所述系统竖向方向上下移动；所述红外线测距传感器位于所述系统的正前方，还包括红外线发射二极管、红外线接收二极管和运算设备，所述红外线发射二极管发射红外线信号，当在纵向方向遇到前方障碍物时，将红外线信号反射回来被所述红外线接收二极管接收，所述运算设备与所述红外线发射二极管和红外线接收二极管分别连接，基于红外线信号发射接收的时间差和红外线信号的传播速度，计算距离前方障碍物的纵向距离；所述水下摄像机位于所述系统的正前方，还包括密封抗压外壳，用于为所述水下摄像机提供水下防护；所述图像处理器还包括图像滤波单元、目标识别单元和尺寸计算单元，所述图像滤波单元与所述水下摄像机连接以接收所述前方障碍物图像，基于小波滤波算法对所述前方障碍物图像执行滤波处理以输出滤波图像，所述目标识别单元与所述图像滤波单元和所述存储器分别连接，将所述滤波图像中灰度值在所述目标上限灰度阈值和所述目标下限灰度阈值之间的像素识别并组成目标图像，所述尺寸计算单元与所述目标识别单元连接，以基于所述目标图像计算所述目标图像中前方障碍物的横向尺寸和竖向尺寸，所述图像处理器采用现场可编程门阵列FPGA芯片来实现，该FPGA芯片为ALTERA公司的EP2C5Q208C8N；所述TMS320C6000系列DSP与无线数据传输接口、所述存储器、所述横向直流电机、所述纵向直流电机、所述竖向直流电机、所述红外线测距传感器、所述水下摄像机和所述图像处理器分别连接，当接收到所述红外线测距传感器发送的纵向距离小于等于所述纵向距离阈值时，启动所述水下摄像机和所述图像处理器，并在接收到的竖向尺寸小于等于所述竖向尺寸阈值时，进入机器跨越模式，在接收到的竖向尺寸大于所述竖向尺寸阈值时且接收到的横向尺寸小于等于所述横向尺寸阈值时，进入机器绕过模式，在接收到的竖向尺寸大于所述竖向尺寸阈值时且接收到的横向尺寸大于所述横向尺寸阈值时，发送障碍物报警信号；无线数据传输接口，通过无线通信网络与水上控制平台连接，将所述目标图像和所述目标图像中前方障碍物的横向尺寸和竖向尺寸发送给所述水上控制平台，在接收到所述障碍物报警信号时将所述障碍物报警信号转发给所述水上控制平台，并接收所述水上控制平台发送的控制指令以将所述控制指令转发给所述TMS320C6000系列DSP；其中，在所述机器跨越模式中，所述TMS320C6000系列DSP先控制所述竖向直流电机为所述系统提供竖向方向的动力，随后控制所述纵向直流电机为所述系统提供纵向方向的动力；在所述机器绕过模式中，所述TMS320C6000系列DSP先控制所述横向直流电机为所述系统提供横向方向的动力，随后控制所述纵向直流电机为所述系统提供纵向方向的动力；其中，所述横向螺旋桨、所述纵向螺旋桨和所述竖向螺旋桨都位于所述系统的尾部；供电设备，为所述系统提供供电电源，并与所述TMS320C6000系列DSP连接以在所述TMS320C6000系列DSP控制下为所述系统提供节电管理；所述供电设备为可充电锂电池。