一种利用体感控制的水下机器人及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种利用体感控制的水下机器人及控制方法，所述机器人包括机器人主体、水下机器人控制系统和水上体感控制系统；所述机器人主体包括：构成机器人主体结构的骨架，设有前防水舱和后防水舱，在前、后防水舱之间设有一个垂直方向推进器，在后防水舱之后设有一个水平方向推进器，水平方向推进器能够前后两个方向驱动；所述水下机器人控制系统，包括机器人运动控制系统、图像采集装置、信息传输装置；所述水上体感控制系统包括体感控制板以及电脑上位机。本发明专利技术能够实现利用手部体感控制水下机器人的运动。本发明专利技术整体实现了机器人的体感控制，操作形式创新，同时能够在PC端看到水下的实时图像。本发明专利技术相比遥控器简化了机械结构，极大降低了设备成本。

An underwater robot with somatosensory control and its control method

The invention discloses a method using somatosensory control of underwater robot and control method, the robot includes a robot body, underwater robot control system and control system of water body; the robot body includes a robot body structure is provided with a front frame, anti tank and water tank in the rear, between the front and the the water tank is provided with a rear vertical thruster, after the water tank is provided with a rear horizontal propeller, horizontal direction thrusters can drive around two directions; the water control system of the robot, including the robot motion control system, image acquisition device, information transmission device; the water body sense control system including somatosensory the control board and PC computer. The invention can realize the control of the motion of an underwater robot by using the hand sense of body. The invention realizes the body sense control of the robot, the operation form is innovative, and the real-time image under the water can be seen at the PC end. Compared with the remote control, the invention simplifies the mechanical structure and greatly reduces the cost of the equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种利用体感控制的水下机器人及控制方法
本专利技术涉及嵌入式控制领域，尤其涉及一种利用体感控制的水下机器人及控制方法，它将智能感应技术、以太网通信技术与水下机器人控制技术于一体。
技术介绍
水下机器人是本世纪发展最活跃和最前沿的高科技领域之一。基于非结构环境、极限环境下的特种机器人技术及应用研究已成为机器人技术的主要研究方向。自20世纪90年代以来，机器人技术的应用开始从制造领域扩充到非制造领域，水下机器人的普及化、娱乐化正在不断发展。然而当今水下机器人的控制方式基本采用遥控装置，通过转动遥控旋钮来实现对水下机器人运动的控制，这种控制方式在形式上十分机械，控制灵活性较差，人机交互效果不理想，基于该缺陷本专利技术提出了一种基于手势感应的新型控制方法。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种利用体感控制的水下机器人及控制方法，能够实现利用手部体感控制水下机器人的运动。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用体感控制的水下机器人，包括机器人主体、水下机器人控制系统和水上体感控制系统；所述机器人主体包括：构成机器人主体结构的骨架，设有前防水舱和后防水舱，在前、后防水舱之间设有一个垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用体感控制的水下机器人，其特征在于：包括机器人主体、水下机器人控制系统和水上体感控制系统；所述机器人主体包括：构成机器人主体结构的骨架，设有前防水舱和后防水舱，在前、后防水舱之间设有一个垂直方向推进器，在后防水舱之后设有一个水平方向推进器，水平方向推进器能够前后两个方向驱动；所述水下机器人控制系统，包括机器人运动控制系统、图像采集装置、信息传输装置；机器人运动控制系统及信息传输装置安装在后防水仓，图像采集装置安装在前防水仓；所述机器人运动控制系统由主控制板和电机控制板组成，主控制板负责接收水上体感控制系统的电脑上位机转发过来的手势控制信号同时发送图像信息到岸基电脑显示器，同时主控制板将控...

【技术特征摘要】
1.一种利用体感控制的水下机器人，其特征在于：包括机器人主体、水下机器人控制系统和水上体感控制系统；所述机器人主体包括：构成机器人主体结构的骨架，设有前防水舱和后防水舱，在前、后防水舱之间设有一个垂直方向推进器，在后防水舱之后设有一个水平方向推进器，水平方向推进器能够前后两个方向驱动；所述水下机器人控制系统，包括机器人运动控制系统、图像采集装置、信息传输装置；机器人运动控制系统及信息传输装置安装在后防水仓，图像采集装置安装在前防水仓；所述机器人运动控制系统由主控制板和电机控制板组成，主控制板负责接收水上体感控制系统的电脑上位机转发过来的手势控制信号同时发送图像信息到岸基电脑显示器，同时主控制板将控制信号传递给电机控制板，使电机控制板根据不同的控制信号驱动垂直方向推进器和/或者水平方向推进器同时或者单独工作；所述主控制板利用嵌入式处理器运行嵌入式Linux操作系统，该操作系统处理的任务包括对图像信号的采集、利用TCP/IP通信协议发送视频信号以及接收水上体感控制系统发出的控制信号、将接收的控制信号通过RS232串口通信模块发送至电机控制板，对应不同的控制信号采取不同的脉冲宽度调制控制垂直方向推进器电机或者水平方向推进器电机，从而控制水下机器人在水下进行不同方式的运动；所述图像采集装置基于Linux控制板通过高清摄像头实时采集水下机器人周围环境信息，即视频画面；所述信息传输装置是将电缆用零浮力保护套包裹而成，利用电力载波线与水上体感控制系统的电脑上位机进行通信；所述水上体感控制系统包括体感控制板以及电脑上位机，电脑上位机通过USB转RS232串口通信模块与体感控制板通信；体感控制板上具有MPU6050传感器、RS232串口通信模块和I2C通信模块，得到人体姿态信号并通过利用QT设计的上位机软件，调用了“tcpSocket->write(MainSerialRecvData)；”函数语句将数据利用TCP/IP协议发送至水下机器人控制系统，语句中“MainSerialRecvData”是电脑上位机接收到的数据。2.根据权利要求1所述的一种利用体感控制的水下机器人，其特征在于：所述体感控制板由主控制芯片和MPU6050传感器模块组成，MPU6050传感器利用I2C驱动，得到水下机器人的原始角速度ωx、ωy、ωz之后，将数据发送至体感控制系统的体感控制板角速度归一化处理，ω代表机器人单位时间的角速度；设参考坐标系为E，取坐标系与水下机器人机体固连,进行数据归一化处理:利用角速度得到四元数微分方程:

【专利技术属性】
技术研发人员：华长春，张宇，张健，张功蕾，张壮，黎伯雄，胡玥，黄皓宇，朱子文，石雄涛，郝莹莹，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13