[发明专利]基于双目视觉的水下机器人系统的领航跟随编队方法

摘要

本发明公开一种基于双目视觉的水下机器人系统的领航跟随编队方法，能够有效解决小型水下机器人在水下弱通信环境或无通讯环境中编队困难的问题。水下机器人系统包括两个以上设置有双目摄像头的水下机器人，两个以上水下机器人采用串级分层结构，即该串级分层结构的水下机器人系统中上一级的水下机器人是其下一级水下机器人的领航机器人，对应下一级水下机器人是其上一级机器人的跟随机器人；通过跟随机器人对其自身领航机器人的跟随，按照设定的编队队形完成水下机器人系统的编队。跟随机器人对其自身领航机器人的跟随过程包括对领航机器人的目标跟踪、基于双目视觉对领航机器人的点匹配以及水下跟随控制。

主权项

1.基于双目视觉的水下机器人系统的领航跟随编队方法，其特征在于：所述水下机器人系统包括两个以上设置有双目摄像头的水下机器人，两个以上水下机器人采用串级分层结构，即该串级分层结构的水下机器人系统中上一级的水下机器人是其下一级水下机器人的领航机器人，对应下一级水下机器人是其上一级机器人的跟随机器人；通过跟随机器人对其自身领航机器人的跟随，按照设定的编队队形完成水下机器人系统的编队；所述跟随机器人对其自身领航机器人的跟随过程为：步骤一：对领航机器人的目标跟踪跟随机器人利用双目摄像头对其自身领航机器人进行跟踪拍摄，并将其自身领航机器人在跟踪框的中心点作为目标点，分别得到目标点在双目摄像头的两个摄像机以像素为单位的图像坐标系中的坐标；步骤二：基于双目视觉对领航机器人的点匹配通过对领航机器人的目标点进行点匹配，解算目标点在设定的参考坐标系OwXwYwZw下相对于跟随机器人的三维坐标(Xw′,Yw′,Zw′)；步骤三：水下跟随控制由步骤二得到的目标点相对于跟随机器人的三维坐标(X_w′,Y_w′,Z_w′)，得到跟随将机器人与领航机器人之间的距离以及领航机器人与跟随机器人之间在设定的参考坐标系下X_w、Y_w、Z_w三个方向上的夹角α，β，θ，其中：跟随机器人依据解算出的距离和三个夹角控制其自身的三维运动实现对领航机器人的跟随。