一种水下路障躲避方法技术

本发明专利技术涉及一种水下路障躲避方法，该方法包括：1)提供智能化水下机器人系统，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，红外线测距传感器用于检测前方障碍物到系统的纵向距离，水下摄像机用于采集前方障碍物图像，图像处理器与水下摄像机连接，用于对前方障碍物图像进行图像处理，TMS320C6000系列DSP与红外线测距传感器和图像处理器分别连接；以及2)使用系统基于纵向距离和图像处理结果实现对前方障碍物的躲避。通过本发明专利技术，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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，该方法包括：1)提供智能化水下机器人系统，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，红外线测距传感器用于检测前方障碍物到系统的纵向距离，水下摄像机用于采集前方障碍物图像，图像处理器与水下摄像机连接，用于对前方障碍物图像进行图像处理，TMS320C6000系列DSP与红外线测距传感器和图像处理器分别连接；以及2)使用系统基于纵向距离和图像处理结果实现对前方障碍物的躲避。通过本专利技术，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。【专利说明】
本专利技术涉及水下探测领域，尤其涉及。
技术介绍
水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。水下机器人主要可分有，有缆水下机器人和无缆水下机器人两种，其中有缆水下机器人又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。 水下机器人可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在水下长时间作业，水下机器人上一般配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械臂等装置，能提供实时视频、声呐图像，能够使用机械臂抓起重物，水下机器人在安全搜救、管道检查、科研教学、水下娱乐、能源产业、考古、渔业等领域得到广泛应用。例如在安全搜救方面，主要应用场合包括检查大坝、桥墩上是否安装爆炸物以及结构好坏情况；遥控侦察、危险品靠近检查；水下基阵协助安装和拆卸；船侧、船底走私物品检测；水下目标观察，废墟、坍塌矿井搜救；搜寻水下证据；海上救助打捞、近海搜索。 由于水下机器人工作环境的特殊性，即在水下工作且无人现场控制，对水下机器人的智能化要求比较高。而水下最有可能出现的事故为，水下机器人在运行过程中，与障碍物碰撞引起的事故，对水下机器人的结构造成严重损坏。现有技术中，水下机器人基本上能够检测到前方是否存在障碍物，并根据无线通信网络接收水上控制台的避让指令以完成障碍物避让，无法实现自动避让，更不能根据障碍物的具体情况制定不同的避让措施。 因此，需要，携带自动避让装置，并能够对障碍物进行识另O，根据识别到的不同障碍物的实际情况，确定具体的不同躲避措施，从而保证水下机器人水下工作的顺利进行。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了，引入无线通信网络实现水下机器人与水上控制平台的双向数据通信，引入水下摄像机和图像处理设备对前方障碍物进行智能识别，根据不同的识别结果控制水下机器人提供进入跨越模式、绕行模式或报警模式，在保证水下机器人不受损坏的同时，实现对障碍物的自动躲避。 根据本专利技术的一方面，提供了，该方法包括:1)提供智能化水下机器人系统，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；以及2)使用所述系统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。 更具体地，在所述智能化水下机器人系统中，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与所述无线数据传输接口、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。 更具体地，在所述智能化水下机器人系统中，还包括供电设备，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。 更具体地，在所述智能化水下机器人系统中，所述供电设备为可充电锂电池。 更具体地,在所述智能化水下机器人系统中，所述存储器为SDRAM (SynchronousDynamic Random Access Memory),即同步动态随机存储器。 更具体地，在所述智能化水下机器人系统中，所述TMS320C6000系列DSP在发出所述障碍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下路障躲避方法，该方法包括：1)提供智能化水下机器人系统，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；以及2)使用所述系统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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙春兰，
申请(专利权)人：江苏华宏实业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32