CN108995785A - 一种可多向推进的水下机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可多向推进的水下机器人，利用第一螺旋桨、第二螺旋桨、第三螺旋桨、中央控制装置、图像采集装置、图像处理装置、第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置、主控制装置、漏水传感器、气囊以及机舱，可根据图像采集装置采集的图像及时改变水下机器人的推进方向，保障水下机器人避开水下障碍物，以保障水下机器人的安全，图像处理装置包括图像锐化模块、图像增强模块以及图像平滑模块，其中，图像采集装置的输出端与图像锐化模块的输入端连接，图像锐化模块的输出端与图像增强模块的输入端连接，图像增强模块的输出端与图像平滑模块的输入端连接，图像平滑模块的输出端与中央控制装置的输入端连接。

Description

一种可多向推进的水下机器人

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，尤其涉及一种可多向推进的水下机器人。

背景技术

由于海洋资源开发的需要以及海洋环境监测的迫切需要，世界上很多发达国家不断更新本国管辖海域的海洋环境监测系统，强化世界共有海域的海洋环境和资源调查监测手段，水下机器人作为海洋环境和资源调查监测的重要手段越来越受到各国的重视，水下机器人是一种可以由舰艇、潜艇、飞机等平台搭载且自身也可作为其他水下测量传感器的搭载平台。

由于海洋环境的复杂多变，水下机器人在水下工作时，需要及时改变水下机器人的推进方向，保障水下机器人避开水下障碍物，以保障水下机器人的安全。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明提供一种可多向推进的水下机器人，利用第一螺旋桨、第二螺旋桨、第三螺旋桨、中央控制装置、图像采集装置、图像处理装置、第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置、主控制装置、漏水传感器、气囊以及机舱，可根据图像采集装置采集的图像及时改变水下机器人的推进方向，保障水下机器人避开水下障碍物，以保障水下机器人的安全。

根据本发明的一种可多向推进的水下机器人，其包括第一螺旋桨、第二螺旋桨、第三螺旋桨、中央控制装置、图像采集装置、图像处理装置、第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置、主控制装置、漏水传感器、气囊以及机舱；

其中，图像采集装置设置在水下机器人的前端，图像采集装置用于采集水下机器人运行方向的图像信息，图像采集装置的输出端与图像处理装置的输入端连接，图像处理装置的输出端与中央控制装置的输入端连接，第一控制装置的输入端、控制装置的输入端以及第三控制装置的输入端分别与中央控制装置的输出端连接，第一控制装置用于控制第一螺旋桨，第二控制装置用于控制第二螺旋桨，第三控制装置用于控制第三螺旋桨，漏水传感器的输出端与中央控制装置的输入端连接，中央控制装置的输出端与气囊的输入端连接，主控制装置与中央控制装置双向通信。

优选的，图像处理装置包括图像锐化模块、图像增强模块以及图像平滑模块；

其中，图像采集装置的输出端与图像锐化模块的输入端连接，图像锐化模块的输出端与图像增强模块的输入端连接，图像增强模块的输出端与图像平滑模块的输入端连接，图像平滑模块的输出端与中央控制装置的输入端连接。

优选的，图像采集装置为CCD图像采集装置。

优选的，图像采集装置用于采集水下机器人运行方向的图像信息，并将图像信息传输至图像处理装置，图像处理装置将处理后的图像信息传输至中央控制装置，中央控制装置将上述经过图像处理装置处理后的图像传输至主控装置；

其中，主控装置包括一与中央控制装置连接的显示装置，主控装置根据显示装置接收到的图像信息将控制信号传输至中央控制装置，中央控制装置通过控制第一控制装置驱动第一螺旋桨、控制第二控制装置驱动第二螺旋桨以及控制第三控制装置驱动第三螺旋桨。

优选的，主控装置位于地面监测站，漏水传感器用于检测水下机器人是否漏水，若检测到漏水，则中央控制装置将打开气囊，水下机器人由于气囊的浮力浮出水面。

优选的，中央控制装置包括ARM处理器芯片。

优选的，将图像采集装置传输至图像处理装置的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，图像锐化模块对图像f(x,y)进行锐化处理，经过锐化处理后图像二维函数为g(x,y)，其中，

优选的，图像增强模块对上述图像g(x,y)进行增强处理，经过增强处理后图像二维函数为h(x,y)，其中，

优选的，图像平滑模块对上述图像h(x,y)进行平滑处理，经过平滑处理后图像二维函数为u(x,y)，其中，

u(x，y)＝k(x，y)*h(x，y)；

其中，﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。

图像平滑模块将图像u(x,y)通过中央控制装置传输至主控制装置。

优选的，中央控制装置与主控制装置通过无线网络进行通信。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明提供一种可多向推进的水下机器人，利用第一螺旋桨、第二螺旋桨、第三螺旋桨、中央控制装置、图像采集装置、图像处理装置、第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置、主控制装置、漏水传感器、气囊以及机舱，可根据图像采集装置采集的图像及时改变水下机器人的推进方向，保障水下机器人避开水下障碍物，以保障水下机器人的安全；

(2)本发明提供的一种可多向推进的水下机器人，其中的图像处理装置对采集的图像分别进行图像锐化、图像增强、图像平滑处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高水下机器人前方的图像信息的辨识精度，能够提高对障碍物识别的准确度。

附图说明

图1为本发明的一种可多向推进的水下机器人的结构图；

图2为本发明的一种可多向推进的水下机器人的示意图；

图3为本发明的图像处理装置的示意图。

附图标记：

1-第一螺旋桨；2-第二螺旋桨；3-第三螺旋桨；4-中央控制装置；5-图像采集装置；6-图像处理装置；7-第一控制装置；8-第二控制装置；9-第三控制装置；10-主控制装置；11-漏水传感器；12-气囊。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的可多向推进的水下机器人进行详细说明。

如图1-2所示，本发明提供的可多向推进的水下机器人包括第一螺旋桨(1)、第二螺旋桨(2)、第三螺旋桨(3)、中央控制装置(4)、图像采集装置(5)、图像处理装置(6)、第一控制装置(7)、第二控制装置(8)、第三控制装置(9)、主控制装置(10)、漏水传感器(11)、气囊(12)以及机舱；

其中，图像采集装置(5)设置在水下机器人的前端，图像采集装置(5)用于采集水下机器人运行方向的图像信息，图像采集装置(5)的输出端与图像处理装置(6)的输入端连接，图像处理装置(6)的输出端与中央控制装置(4)的输入端连接，第一控制装置(7)的输入端、控制装置(8)的输入端以及第三控制装置(9)的输入端分别与中央控制装置(4)的输出端连接，第一控制装置(7)用于控制第一螺旋桨(1)，第二控制装置(8)用于控制第二螺旋桨(2)，第三控制装置(9)用于控制第三螺旋桨(3)，漏水传感器(11)的输出端与中央控制装置(4)的输入端连接，中央控制装置(4)的输出端与气囊(12)的输入端连接，主控制装置(10)与中央控制装置(4)双向通信。

图像采集装置(5)、图像处理装置(6)、第一控制装置(7)、第二控制装置(8)和第三控制装置(9)位于水下机器人的机舱内。

如图3所示，图像处理装置(6)包括图像锐化模块、图像增强模块以及图像平滑模块；

其中，图像采集装置(5)的输出端与图像锐化模块的输入端连接，图像锐化模块的输出端与图像增强模块的输入端连接，图像增强模块的输出端与图像平滑模块的输入端连接，图像平滑模块的输出端与中央控制装置(4)的输入端连接。

具体地，图像采集装置(5)为CCD图像采集装置。

具体地，图像采集装置(5)用于采集水下机器人运行方向的图像信息，并将图像信息传输至图像处理装置(6)，图像处理装置(6)将处理后的图像信息传输至中央控制装置(4)，中央控制装置(4)将上述经过图像处理装置(6)处理后的图像传输至主控装置(10)；

其中，主控装置(10)包括一与中央控制装置(4)连接的显示装置，主控装置(10)根据显示装置接收到的图像信息将控制信号传输至中央控制装置(4)，中央控制装置(4)通过控制第一控制装置(7)驱动第一螺旋桨(1)、控制第二控制装置(8)驱动第二螺旋桨(2)以及控制第三控制装置(9)驱动第三螺旋桨(3)。

第一螺旋桨(1)控制水下机器人的X轴方向运行方向，第二螺旋桨(2)控制水下机器人的Y轴方向运行方向，第三螺旋桨(3)控制水下机器人的Z轴方向运行方向。

具体地，主控装置(10)位于地面监测站，漏水传感器(11)用于检测水下机器人是否漏水，若检测到漏水，则中央控制装置(4)将打开气囊(12)，水下机器人由于气囊(12)的浮力浮出水面。

具体地，中央控制装置包括ARM处理器芯片。

具体地，将图像采集装置(5)传输至图像处理装置(6)的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，图像锐化模块对图像f(x,y)进行锐化处理，经过锐化处理后图像二维函数为g(x,y)，其中，

具体地，图像增强模块对上述图像g(x,y)进行增强处理，经过增强处理后图像二维函数为h(x,y)，其中，

具体地，图像平滑模块对上述图像h(x,y)进行平滑处理，经过平滑处理后图像二维函数为u(x,y)，其中，

u(x,y)＝k(x,y)*h(x，y)；

其中，﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。

图像平滑模块将图像u(x,y)通过中央控制装置(4)传输至主控制装置(10)。

具体地，中央控制装置(4)与主控制装置(10)通过无线网络进行通信。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种可多向推进的水下机器人，其特征在于，所述可多向推进的水下机器人包括第一螺旋桨(1)、第二螺旋桨(2)、第三螺旋桨(3)、中央控制装置(4)、图像采集装置(5)、图像处理装置(6)、第一控制装置(7)、第二控制装置(8)、第三控制装置(9)、主控制装置(10)、漏水传感器(11)、气囊(12)以及机舱；

其中，所述图像采集装置(5)设置在所述水下机器人的前端，所述图像采集装置(5)用于采集所述水下机器人运行方向的图像信息，所述图像采集装置(5)的输出端与所述图像处理装置(6)的输入端连接，所述图像处理装置(6)的输出端与所述中央控制装置(4)的输入端连接，所述第一控制装置(7)的输入端、所述控制装置(8)的输入端以及所述第三控制装置(9)的输入端分别与所述中央控制装置(4)的输出端连接，所述第一控制装置(7)用于控制所述第一螺旋桨(1)，所述第二控制装置(8)用于控制所述第二螺旋桨(2)，所述第三控制装置(9)用于控制所述第三螺旋桨(3)，所述漏水传感器(11)的输出端与所述中央控制装置(4)的输入端连接，所述中央控制装置(4)的输出端与所述气囊(12)的输入端连接，所述主控制装置(10)与所述中央控制装置(4)双向通信。

2.根据权利要求1所述的可多向推进的水下机器人，其特征在于，所述图像处理装置(6)包括图像锐化模块、图像增强模块以及图像平滑模块；

其中，所述图像采集装置(5)的输出端与所述图像锐化模块的输入端连接，所述图像锐化模块的输出端与所述图像增强模块的输入端连接，所述图像增强模块的输出端与所述图像平滑模块的输入端连接，所述图像平滑模块的输出端与所述中央控制装置(4)的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的可多向推进的水下机器人，其特征在于，所述图像采集装置(5)为CCD图像采集装置。

4.根据权利要求1所述的可多向推进的水下机器人，其特征在于，所述图像采集装置(5)用于采集所述水下机器人运行方向的图像信息，并将所述图像信息传输至所述图像处理装置(6)，所述图像处理装置(6)将处理后的图像信息传输至所述中央控制装置(4)，所述中央控制装置(4)将上述经过所述图像处理装置(6)处理后的图像传输至所述主控装置(10)；

其中，所述主控装置(10)包括一与所述中央控制装置(4)连接的显示装置，所述主控装置(10)根据所述显示装置接收到的图像信息将控制信号传输至所述中央控制装置(4)，所述中央控制装置(4)通过控制所述第一控制装置(7)驱动所述第一螺旋桨(1)、控制所述第二控制装置(8)驱动所述第二螺旋桨(2)以及控制所述第三控制装置(9)驱动所述第三螺旋桨(3)。

5.根据权利要求1所述的可多向推进的水下机器人，其特征在于，所述主控装置(10)位于地面监测站，所述漏水传感器(11)用于检测所述水下机器人是否漏水，若检测到漏水，则所述中央控制装置(4)将打开所述气囊(12)，所述水下机器人由于所述气囊(12)的浮力浮出水面。

6.根据权利要求1所述的可多向推进的水下机器人，其特征在于，所述中央控制装置包括ARM处理器芯片。

7.根据权利要求2所述的可多向推进的水下机器人，其特征在于，将所述图像采集装置(5)传输至所述图像处理装置(6)的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，所述图像锐化模块对图像f(x,y)进行锐化处理，经过锐化处理后图像二维函数为g(x,y)，其中，

8.根据权利要求7所述的可多向推进的水下机器人，其特征在于，所述图像增强模块对上述图像g(x,y)进行增强处理，经过增强处理后图像二维函数为h(x,y)，其中，

9.根据权利要求8所述的可多向推进的水下机器人，其特征在于，所述图像平滑模块对上述图像h(x,y)进行平滑处理，经过平滑处理后图像二维函数为u(x,y)，其中，

u(x，y)＝k(x，y)*h(x，y)；

其中，﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。

所述图像平滑模块将图像u(x,y)通过所述中央控制装置(4)传输至所述主控制装置(10)。

10.根据权利要求1所述的可多向推进的水下机器人，其特征在于，所述中央控制装置(4)与所述主控制装置(10)通过无线网络进行通信。