[发明专利]一种基于视觉SLAM的水下有缆机器人定位系统及其方法

权利要求书

1.一种基于视觉SLAM的水下有缆机器人定位系统，其特征在于，包括通过线缆连接的水下有缆机器人和岸上计算机，所述的水下有缆机器人上至少具有控制器、电源模块、电机驱动模块以及图像采集模块；

所述控制器分别与所述电机驱动模块和图像采集模块连接，用于在接收并解析所述岸上计算机发送的遥控指令后，将所述遥控指令发送给所述电机驱动模块，还用于在接收并解析所述岸上机器人发送的采集图像指令后，控制图像采集模块进行图像获取；

所述电源模块用于给所述水下有缆机器人供电；

所述电机驱动模块用于接收所述控制器发送的遥控指令以控制所述水下有缆机器人在水下的运动；

所述图像采集模块用于采集所述水下有缆机器人在水下运动时看到的水下图像；

所述控制器还将所述图像采集模块获取的水下图像以及在此过程中获取的时间戳数据发送给所述岸上计算机，用于作为视觉SLAM算法的输入，输出水下有缆机器人的位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的控制器为树莓派。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的电源模块为18Ah锂电池。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的图像采集模块为单目摄像头。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的岸上计算机装有Ubuntu系统，并与所述控制器通过UDP协议通信。

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM的水下有缆机器人定位系统，其特征在于，还包括遥控器，所述遥控器与所述岸上计算机电连接，用于发送遥控指令给所述岸上计算机，所述岸上计算机接收并解析该遥控指令后，通过所述线缆将所述遥控指令发送给所述控制器。

7.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM的水下有缆机器人定位系统，其特征在于，所述的遥控器为罗技G710。

8.一种基于视觉SLAM的水下有缆机器人定位方法，其特征在于，包括：

步骤一：在控制器上分别编写电机驱动指令等待程序和图像采集指令等待程序，并将这两个程序设置为控制器开机自启动，其中，所述电机驱动指令等待程序用于等待岸上计算机发送的遥控指令，获取并解析该遥控指令后将和电机驱动模块进行通信，使得水下有缆机器人根据遥控指令进行相应地运动；图像采集指令等待程序用于等待和接收岸上计算机发送的图像采集指令，获取该指令后将在控制器上运行图像采集程序；

步骤二：将水下有缆机器人和岸上计算机通过线缆相连，岸上计算机和遥控器相连，并将水下有缆机器人放置于水下；

步骤三：通过岸上计算机发送图像采集指令，并通过遥控器发出遥控指令控制水下有缆机器人运动；

步骤四：图像采集程序通过Gstreamer框架进行图像的获取以及处理，在该过程中同时获取图像帧的时间戳，最后将处理后的图像数据以及时间戳打包发送给岸上计算机；

步骤五：岸上计算机获取图像数据和时间戳后，将图像实时显示在屏幕上，方便用户根据传回的图像对水下有缆机器人进行控制；图像和时间戳将作为视觉SLAM算法的输入，视觉SLAM算法对图像进行特征提取和匹配，并利用多视图几何原理求出水下有缆机器人的位姿。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的时间戳为Unix时间戳，精度为微秒。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述图像的分辨率为640*480，帧率为30帧每秒。