[发明专利]一种用于水下精准测量的遥控机器人

权利要求书

1.一种用于水下精准测量的遥控机器人，其特征在于：包括陆上控制系统(1)和水下机器人(2)，陆上控制系统(1)包括便携式计算机(11)、陆上通讯单元(12),水下机器人(2)包括耐压仓(21)、卫星定位装置(22)、多波束测深仪(23)、电子罗盘(24)、动力装置、蓄电池(25)、水下通讯装置(26)、机器人主控装置(27)、双目精准测量仪(28)，耐压仓(21)包括前舱(31)，中间舱(32)、尾舱(33)，水下机器人的动力装置包括水下助推器和助推姿态器(55)，水下助推器为双向助推器，包括调速器、防水电动机、整流罩、螺旋桨，调速器密封于防水电动机的内部，水下助推器和助推姿态器分别对应设置有四对，第一水下助推器(51)通过助推姿态器设置在前舱(31)的右侧，第二水下助推器(52)通过助推姿态器设置在尾舱(33)的右侧，第三水下助推器(53)通过助推姿态器设置在前舱(31)的左侧，第四水下助推器(54)通过助推姿态器设置在尾舱(33)的左侧，前舱(31)和尾舱(33)为圆弧形，同一侧前后方水下助推器的螺旋桨反向安装。

2.根据权利要求1所述的一种用于水下精准测量的遥控机器人，其特征在于：耐压仓(21)由防水密封材料制成，卫星定位装置(22)设置在耐压仓(21)的上端前部，水下通讯装置(26)设置在耐压仓(21)的上端后部，双目精准测量仪(28)设置在耐压仓(21)的下端前部，探测声呐(23)设置在耐压仓(21)的下端后部，电子罗盘(24)、蓄电池(25)、机器人主控装置(27)分别设置在耐压仓(21)的内部，并保持耐压仓(21)前后左右质量分布平衡，卫星定位装置(22)采用GPS-RTK系统，陆上布设GPS微型基准站，水下机器人(2)搭载GPS微型移动站，助推姿态器(55)一端与耐压仓(21)相连接，另一端与水下助推器相连接，助推姿态器(55)调整水下助推器在的工作姿态。

3.根据权利要求1所述的一种用于水下精准测量的遥控机器人，其特征在于：完成水下测量任务的过程可分为七个阶段：

步骤1，测量水域设置，实地观察水下测量区域的基本情况，包括测量水域的地理位置、面积大小、环境条件，向陆上控制系统的便携式计算机中配置和导入测量水域的基本信息；

步骤2，测量路径规划，根据测量水域的地理位置、面积大小、环境条件和遥控机器人自身的硬件条件，规划水下测量路径，路径规划由陆上控制系统和水下机器人共同分析计算完成；

步骤3，测量准备，根据确定的测量路径、测量水域环境、测量任务数量，进行陆上准备，检查蓄电池电量，检查各部件工况，将水下机器人放入测量水域，陆上控制系统通过无线电通讯让水下机器人启动准备程序，确定水下机器人初始位置，确定工作路径；

步骤4，开始执行水下测量任务，水下机器人按照事先编好的程序及计算得到的路径，开始自主巡航，以到达任务目的地，水下机器人按照事先编好的任务程序，一般测量进入步骤5，使用多波束测深仪完成，高精度立体视觉测量进入步骤6，使用双目精准测量仪完成；

步骤5，多波束测深仪利用多波束回声信号测量，绘制水底地形和水深，利用多波束发射换能器阵列向水下发射宽扇区覆盖的声波，利用接收换能器阵列对声波进行窄波束接收，通过发射、接收扇区指向的正交性形成对水下地形的照射脚印，测量沿航线一定宽度内水下目标的大小形状和高低变化，描绘出水下物体和地形的三维特征；

步骤6，如果需要对目标进行高精度立体视觉测量，则使用双目精准测量仪完成；

步骤7，任务完成后，水下机器人进入返航回收阶段，水下机器人在导航设备指引下，自主巡航到陆上控制系统附近水面回收，将水下机器人带上陆地，对水下机器人进行保养检查和更换电池，导出重要测量数据。

4.根据权利要求1所述的一种用于水下精准测量的遥控机器人，其特征在于：双目精准测量仪(28)包括双目水下彩色高清相机、图像采集卡、LED水下补光灯、信号传输线缆、双目固定支架，双目精准测量方法包括水下图像的获取、双目相机的标定、原始图像预处理、畸变与平行校正、特征点匹配、生成视差图、三角精准测量，其中图像预处理步骤先后包括优化直方图均衡化和中值滤波处理两个过程，特征点匹配步骤先后包括优化尺度不变特征变换特征点提取和稀疏匹配搜索过滤两个过程。