水下机器人姿态控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种水下机器人姿态控制方法及装置。通过获取待控制水下机器人在机器人坐标系下的第一位姿信息和在世界坐标系下的第二位姿信息，然后根据第一位姿信息和第二位姿信息判断待控制水下机器人的姿态是否需要调整，若是，则获取待控制水下机器人的各个机械结构中结点的结点位置，并根据结点位置对待控制水下机器人的姿态进行调整，在姿态调整完成后，获取待控制水下机器人的工作参数，并根据工作参数判断待控制水下机器人的姿态是否符合预设姿态标准。本发明专利技术能够及时有效地对待控制水下机器人的姿态进行调整，在姿态调整完成后，有效地判断调整后的姿态是否符合预设姿态标准，以判断是否需要再次进行调整，能够有效地控制水下机器人的姿态。地控制水下机器人的姿态。地控制水下机器人的姿态。

【技术实现步骤摘要】
水下机器人姿态控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及水下机器人
，尤其涉及一种水下机器人姿态控制方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，无论是海洋资源开发，还是陆地水资源的利用，水下机器人的研究逐渐成为机器人研究应用中的热点问题。水下机器人在水下搜救打捞、考古科研、海洋生物观测、调查取证、海洋油气管道调查、能源勘探等方面发挥着重要的作用。灵活、稳定、可靠的水下机器人姿态控制方法是水下机器人进行多种水下作业的重要保证。目前，水下机器人的姿态控制多采用PID控制方法，PID控制器简单易操作，鲁棒性强，对非线性系统有良好的控制效果，但水下机器人属于MIMO二阶非线性不确定系统，传统方法无法取得良好的控制效果。因此，如何有效地控制水下机器人的姿态，保证水下机器人的正常工作，成为一个亟待解决的问题。
[0003]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供了一种水下机器人姿态控制方法及装置，旨在解决如何有效地控制水下机器人的姿态，保证水下机器人的正常工作的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种水下机器人姿态控制方法，所述水下机器人姿态控制方法包括以下步骤：获取待控制水下机器人在机器人坐标系下的第一位姿信息和在世界坐标系下的第二位姿信息；根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整；若是，则获取所述待控制水下机器人的各个机械结构中结点的结点位置，并根据所述结点位置对所述待控制水下机器人的姿态进行调整；在姿态调整完成后，获取所述待控制水下机器人的工作参数，并根据所述工作参数判断所述待控制水下机器人的姿态是否符合预设姿态标准。
[0006]可选地，所述根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整的步骤，具体包括：获取所述第一位姿信息和所述第二位姿信息中处于同一机械结构的第一目标位姿信息和第二目标位姿信息；确定所述待控制水下机器人在所述机器人坐标系和所述世界坐标系之间的转换矩阵；根据所述第一目标位姿信息和所述转换矩阵确定所述第一目标位姿信息在所述
世界坐标系下的第三目标位姿信息；根据所述第二目标位姿信息和所述第三目标位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整。
[0007]可选地，所述根据所述第二目标位姿信息和所述第三目标位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整的步骤，具体包括：判断所述第二目标位姿信息和所述第三目标位姿信息之间是否存在重合部分；若是，则确定所述重合部分对应的所述待控制水下机器人的目标机械结构；获取所述目标机械结构在工作状态下的预设位姿信息；根据所述第二目标位姿信息、所述第三目标位姿信息以及所述预设位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整。
[0008]可选地，所述若是，则获取所述待控制水下机器人的各个机械结构中结点的结点位置，并根据所述结点位置对所述待控制水下机器人的姿态进行调整的步骤，具体包括：若是，则获取所述待控制水下机器人的各个机械结构中结点在所述机器人坐标系下的第一结点位置和所述世界坐标系下的第二结点位置；确定采集所述第二位姿信息的相机对应的相机参数；根据所述第一结点位置和所述第二结点位置对所述相机参数进行调整，获得调整后的相机参数；基于所述调整后的相机参数确定所述结点在所述世界坐标系下的第三结点位置；根据所述第一结点位置和所述第三结点位置对各结点进行调整，以对所述待控制水下机器人的姿态进行调整。
[0009]可选地，所述调整后的相机参数包括：调整后的相机外参数和调整后的相机内参数；所述根据所述第一结点位置和所述第二结点位置对所述相机参数进行调整，获得调整后的相机参数的步骤，具体包括：获取所述第二结点位置的变化曲线，并对所述变化曲线进行拟合处理，获得拟合曲线；将所述拟合曲线与所述待控制水下机器人的移动轨迹进行对比，并根据对比结果对所述相机参数中的相机内参数进行调整，获得调整后的相机内参数；根据所述第一结点位置和所述转换矩阵确定所述第一结点位置在所述世界坐标系下的第四结点位置；根据所述第四结点位置和所述第一结点位置对所述相机参数中的相机外参数进行调整，获得调整后的相机外参数。
[0010]可选地，所述根据所述第一结点位置和所述第三结点位置对各结点进行调整，以对所述待控制水下机器人的姿态进行调整的步骤，具体包括：根据所述第一结点位置和所述第三结点位置确定所述待控制水下机器人的当前工作状态和在所述机器人坐标系下的目标结点位置；获取所述当前工作状态下的所述待控制水下机器人在所述机器人坐标系下的预设结点位置；将所述目标结点位置和所述预设结点位置进行对比，获得位置对比结果；
根据所述位置对比结果对各结点进行调整。
[0011]可选地，所述在姿态调整完成后，获取所述待控制水下机器人的工作参数，并根据所述工作参数判断所述待控制水下机器人的姿态是否符合预设姿态标准的步骤，具体包括：在姿态调整完成后，获取所述待控制水下机器人的工作参数；通过相机确定所述待控制水下机器人的工作环境；根据所述工作环境和所述工作参数判断所述待控制水下机器人是否处于正常工作状态；若是，则判定所述待控制水下机器人的姿态是否符合预设姿态标准。
[0012]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种水下机器人姿态控制装置，所述水下机器人姿态控制装置包括：信息获取模块，用于获取待控制水下机器人在机器人坐标系下的第一位姿信息和在世界坐标系下的第二位姿信息；姿态判断模块，用于根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整；姿态调整模块，用于在所述待控制水下机器人的姿态需要调整时，则获取所述待控制水下机器人的各个机械结构中结点的结点位置，并根据所述结点位置对所述待控制水下机器人的姿态进行调整；所述姿态判断模块，还用于在姿态调整完成后，获取所述待控制水下机器人的工作参数，并根据所述工作参数判断所述待控制水下机器人的姿态是否符合预设姿态标准。
[0013]可选地，所述姿态判断模块，还用于获取所述第一位姿信息和所述第二位姿信息中处于同一机械结构的第一目标位姿信息和第二目标位姿信息；确定所述待控制水下机器人在所述机器人坐标系和所述世界坐标系之间的转换矩阵；根据所述第一目标位姿信息和所述转换矩阵确定所述第一目标位姿信息在所述世界坐标系下的第三目标位姿信息；根据所述第二目标位姿信息和所述第三目标位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整。
[0014]可选地，所述姿态判断模块，还用于判断所述第二目标位姿信息和所述第三目标位姿信息之间是否存在重合部分；若是，则确定所述重合部分对应的所述待控制水下机器人的目标机械结构；获取所述目标机械结构在工作状态下的预设位姿信息；根据所述第二目标位姿信息、所述第三目标位姿信息以及所述预设位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整。
[0015]本专利技术通过获取待控制水下机器人在机器人坐标系下的第一位姿信息和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下机器人姿态控制方法，其特征在于，所述水下机器人姿态控制方法包括以下步骤：获取待控制水下机器人在机器人坐标系下的第一位姿信息和在世界坐标系下的第二位姿信息；根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整；若是，则获取所述待控制水下机器人的各个机械结构中结点的结点位置，并根据所述结点位置对所述待控制水下机器人的姿态进行调整；在姿态调整完成后，获取所述待控制水下机器人的工作参数，并根据所述工作参数判断所述待控制水下机器人的姿态是否符合预设姿态标准。2.如权利要求1所述的水下机器人姿态控制方法，其特征在于，所述根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整的步骤，具体包括：获取所述第一位姿信息和所述第二位姿信息中处于同一机械结构的第一目标位姿信息和第二目标位姿信息；确定所述待控制水下机器人在所述机器人坐标系和所述世界坐标系之间的转换矩阵；根据所述第一目标位姿信息和所述转换矩阵确定所述第一目标位姿信息在所述世界坐标系下的第三目标位姿信息；根据所述第二目标位姿信息和所述第三目标位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整。3.如权利要求2所述的水下机器人姿态控制方法，其特征在于，所述根据所述第二目标位姿信息和所述第三目标位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整的步骤，具体包括：判断所述第二目标位姿信息和所述第三目标位姿信息之间是否存在重合部分；若是，则确定所述重合部分对应的所述待控制水下机器人的目标机械结构；获取所述目标机械结构在工作状态下的预设位姿信息；根据所述第二目标位姿信息、所述第三目标位姿信息以及所述预设位姿信息判断所述待控制水下机器人的姿态是否需要调整。4.如权利要求2所述的水下机器人姿态控制方法，其特征在于，所述若是，则获取所述待控制水下机器人的各个机械结构中结点的结点位置，并根据所述结点位置对所述待控制水下机器人的姿态进行调整的步骤，具体包括：若是，则获取所述待控制水下机器人的各个机械结构中结点在所述机器人坐标系下的第一结点位置和所述世界坐标系下的第二结点位置；确定采集所述第二位姿信息的相机对应的相机参数；根据所述第一结点位置和所述第二结点位置对所述相机参数进行调整，获得调整后的相机参数；基于所述调整后的相机参数确定所述结点在所述世界坐标系下的第三结点位置；根据所述第一结点位置和所述第三结点位置对各结点进行调整，以对所述待控制水下机器人的姿态进行调整。
5.如权利要求4所述的水下机器人姿态控制方法，其特征在于，所述调整后的相机参数包括：调整后的相机外参数和调整后的相机内参数；所述根据所述第一结点位置和所述第二结点位置对所述相机参数进行调整，获得调整后的相机参数的步骤，具体包括：获取所述第二结点位置的变化曲线，并对所述变化曲线进行拟合处理，获得拟合曲线；将所述拟合曲线与所述待控制水下机器人的移动轨迹进行对比，并根据对比结果对所述相机参数中的相机内参数进行调整，获得调整后的相机内参数；根据所述第一结点位置和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛伍曹，张兵，赖真都，
申请(专利权)人：深圳市景创科技电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：