王晓鸣, 吴高升

基于单目视觉的水下机器人相对位姿精确控制

王晓鸣, 吴高升

(天津科技大学 机械工程学院, 天津, 300222)

针对水下机器人在实际作业中需要相对于特定的作业对象保持相对稳定且具有一定抗干扰能力的特点, 提出一种基于单目视觉位姿测量原理的水下机器人稳定性控制方法, 该方法的关键技术在于通过重投影法对水下机器人的三维位姿进行测量。以“观海ROV”为实验载体, 在实验水池中放置待观察目标, 利用水下机器人的前视摄像头作为单目视觉传感器, 建立实验验证系统。从实验结果所得到的位置数据表明: 采用基于单目视觉位姿测量原理控制方法的水下机器人能够在恒定水流冲击下相对于特定对象保持基本稳定, 可满足水下机器人在实际作业环境中的需求, 验证了文中方法的有效性。

水下机器人; 单目视觉; 三维位姿; 稳定性

0 引言

随着人类对海洋环境探测的不断深入, 水下机器人已成为开发和利用海洋资源的强有力工具。根据实际作业需要, 水下机器人相对于特定作业对象需要有一定的稳定性和抗干扰能力, 即依靠自身携带的动力系统在一定的水流作用下, 相对于作业对象保持一定位姿的能力。水下机器人保持自身的相对稳定性需要2个必要条件, 一是通过自身携带的传感器等元器件测量出机器人本体相对于作业对象的相对位姿; 二是根据测量出的相对位姿合理地进行水下机器人的动力分配。……