(2)水下圖像處理算法
水下機器人主要的環境感知手段是圖像,但是由于水體會對水下圖像產生嚴重的弱化現象,且一些水下物體存在著可變形的特點,從而嚴重影響水下機器人檢測識別能力。
因此本產品提供基于EDUROV視覺成像系統的水下圖像處理算法實現平臺。EDUROV將攝像頭采集到的圖像數據傳到上位機,上位機運行水下圖像處理算法對采集到的圖像進行圖像增強、目標定位等功能實現。
本產品提供軟件接口給用戶直接對圖像進行處理。用戶可以根據自己需要進行開發和修改。
(3)全套仿真軟件
EDUROV-simulator是與EDUROV配套的,專門用于ROV的一套開發和仿真系統。它包含一個計算機軟件包,使用不同工作模式對ROV進行仿真。通過Gazebo軟件可以非常直觀的看到自己親手設計的ROV與周邊環境交互。同時,通過Rviz軟件可以非常細節的看到ROV運動姿態、仿真參數,便于用戶接下來的分析和改進。ROV在水底仿真示意圖如圖五。
圖五仿真軟件中ROV在海底展示
Rviz細節觀察參數界面如圖六所示。
圖六Rviz中界面與軌跡規劃展示
界面介紹如下:
1)ROV狀態監控欄
這部分展示了ROV所處的運行狀態。包括俯仰角,參考點距離,參考點等信息。
2)Rviz仿真狀態欄
展示仿真運行時的節點、模型、tf等。
3)ROV攝像頭成像仿真
仿真中模擬的攝像頭成像。圖像為之前建的seabed河床圖。
4)ROV仿真主畫面
展示ROV與海底背景的主畫面。紫色為預先設定的軌跡。只要載入預編的.yaml文件,向節點輸入目標點、速度即可使ROV沿著設定路徑前進。為后面做路徑規劃做基礎。
5)仿真時間信息
仿真軟件包括的功能有:
搭建屬于自己的水下ROV模型
通過點云等源文件構建海底模型
ROV水下姿態控制
ROV水下路徑規劃
干擾下的ROV控制
4)機器學習框架
為了滿足日益增長的機器學習需要,本產品在上位機提供機器學習框架。
研究項目
RESEARCH PROJECT
(1)水下機器人傳感與感知技術
傳感器主要包括:聲吶、電子羅盤、陀螺儀、GPS、攝像頭、深度傳感器等多種傳感器。可完成的實驗研究包括:
基于聲吶的環境建模
基于GPS和電子羅盤的機器人區域導航定位研究
基于深度傳感器的定高定深控制研究
基于水下攝像頭的視覺獲取(2)智能系統及其控制算法
本產品配有四個水下推進器,使用通過電子調速器控制其推力。基于EDUROV的水下機器人平臺,可以在真正的水下平臺上研究動態復雜環境下水下機器人的控制。同時結合視覺、陀螺儀、深度傳感器等傳感器信息,可精確控制水下機器人的運動。結合仿真軟件,可以完成理論à仿真à實驗驗證的研究流程,進行相關算法的驗證,可開展的研究領域包括:
基于PID控制的機器人運動控制研究
水下機器人的動力學、運動學建模
機器人系統中的嵌入式控制器研究(基于stm32處理器)
基于遺傳算法的水下機器人智能控制和路徑規劃研究
(3)機器視覺技術
水下視覺對于水下機器人作業非常重要。EDUROV包括標準配置的單目攝像頭以及可選配的雙目立體視覺攝像頭,可開展與計算機視覺相關的研究有:
水下圖像傳輸與解碼
基于機器視覺的視覺導航系統研究
圖像特征與模板匹配技術研究
基于視覺的三維環境重建研究
視覺伺服技術機器控制系統研究
(4)水下機器人仿真
仿真軟件可以在接觸實物前提前了解算法和硬件模型,做到心中有數,大大降低了教學研究的上手難度,同時也提高了學習的有效率。本產品提供的仿真功能有:
真實六自由度仿真
允許用戶載體組件位置和性能
加入環境影響因素,包括抄襲和海況
模擬輸入和輸出
數據記錄和回放
路徑規劃
羽流模擬