[實用新型]一種基于三目視覺的海底觀測水下機器人

有效

• 申請號: 201921820444.4
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN211076296U
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 韓林;施昕昕
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H5/00;G05B13/04;H04N5/225;H04N5/33;H04N7/18
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 鄭宜梅

本實用新型具體涉及一種基于三目視覺的海底觀測水下機器人，包括殼體及設于殼體上的驅動單元；其特征在于：還包括視覺采集單元與氣囊裝置；視覺采集單元包括微型攝像頭、柱狀電動推桿與云臺；其中微型攝像頭安裝在推桿的端頭；云臺裝置與殼體的底板旋轉相連；云臺與電動推桿固定連接；氣囊裝置為兩個，分別并列位于推桿的左右兩端；當氣囊裝置中的氣囊打開時，電動推桿在兩個氣囊之間且與兩個氣囊并列。本實用新型在水下機器人下端電動氣囊裝置用來保護能夠旋轉采集水下數據的電動桿結構。并且采用平衡滑模上述設計設計相應的平衡滑模模型實現對實現機器人平穩性的控制。

技術領域

本發明涉及水下機器人技術領域，具體涉及一種基于三目視覺的海底觀測水下機器人。

背景技術

隨著陸地資源的日益匱乏，人們將目光轉向了擁有豐富資源的海洋，而水下環境惡危險不適合人類直接觀測，水下機器人可以替代人類在海底進行觀測，水下機器人已經成為人類探索海洋的重要工具。

目前，市面上的水下機器人各式各樣，結構也較為復雜，在進行海底某些洞穴或者角落探測時，由于水下機器人的需要占用一定的空間，所以無法直接進入近距離觀測，導致不能順利的完成水下的觀測作業。同時在觀測某些危險的物體時，如果水下機器人直接靠近觀察，容易受到攻擊，使得水下機器人的生存率大大降低，間接的增加了水下機器人的維護成本，電動推桿通過云臺可以在水平方向進行360度的旋轉。從水平面的各個方向觀測水下機器人周圍的情況，在水下惡劣的環境中可以起到對水下機器人進行危險預警的作用。與此同時，采用電動推桿結構的會對水下機器人的平衡滑模控制提出更高的要求。

發明內容

1.所要解決的技術問題：

針對上述的技術問題本發明提出一種基于三目視覺的海底觀測水下機器人及其控制方法。本方法中采用在水下機器人設置電動推桿的結構采集視頻信息，并且采用電動氣囊裝置保護視頻采集裝置，同時針對上述設計設計相應的平衡滑模模型實現對實現機器人平穩性的控制。

2.技術方案：

一種基于三目視覺的海底觀測水下機器人，包括殼體及設于所述殼體上的驅動單元；其特征在于：還包括視覺采集單元與氣囊裝置；所述視覺采集單元包括微型攝像頭、柱狀電動推桿與云臺；其中微型攝像頭安裝在推桿的端頭；所述云臺裝置與殼體的底板旋轉相連；所述云臺與電動推桿固定連接；所述氣囊裝置為兩個，分別并列位于推桿的左右兩端；當氣囊裝置中的氣囊打開時，電動推桿在兩個氣囊之間且與兩個氣囊并列。

進一步地，所述氣囊裝置包括氣囊傳感器、點火器、氣體發生器、氣囊噴出口與氣囊；所述氣囊傳感器將控制信號發送至點火器時，點火器對氣體發生器中的充氣試劑進行點火對氣囊充氣，氣囊充氣從氣囊噴出口噴出。

進一步地，還包括樹莓派，所述樹莓派與驅動單元相連控制驅動單元；所述樹莓派與氣囊裝置相連控制氣囊裝置。

進一步地，所述殼體包括三塊鋁板，三塊鋁板分別位于左右與下端；左右鋁板與底部鋁板之間通過角件固定連接。

進一步地，所述驅動單元包括第一水平推進器、第二水平推進器、第三水平推進器、第四水平推進器、第一垂直推進器、第二垂直推進器、第一備用垂直推進器、第二備用垂直推進器；所述第一水平推進器、第二水平推進器、第三水平推進器、第四水平推進器均勻分布固定在左右鋁板之間；所述第一垂直推進器、第二垂直推進器對稱分別位于左右鋁板的內側；所述第一備用垂直推進器、第二備用垂直推進器對稱分別位于左右鋁板的外側。

進一步地，所述柱狀電動推桿包括直流電機、蝸輪-蝸桿機構、位移傳感器、梯形絲杠；所述電機帶動蝸輪-蝸桿機構實現電動推桿的伸長與收縮；所述位置傳感器安裝在柱狀電動推桿的內部。

進一步地，所述視覺采集單元還包括安裝在水下機器人頂部的巡查攝像頭攝像頭、安裝在中間位置的云臺攝像頭；所述巡查攝像頭、云臺攝像頭以及微型攝像頭均為紅外攝像頭。