本發(fā)明涉及機器人控制，尤其涉及一種水下機器人目標跟蹤方法、裝置、終端設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著人類對海洋資源的持續(xù)開發(fā)和利用，水下機器人在各類水下作業(yè)中扮演著愈發(fā)重要的角色，特別是在水下目標監(jiān)控和管道檢修等復(fù)雜任務(wù)中，其應(yīng)用價值日益凸顯。在這些應(yīng)用場景中，精確的路徑跟蹤能力是水下機器人能否高效完成任務(wù)的關(guān)鍵所在。例如在進行水下管道檢修時，機器人需要沿著預(yù)設(shè)路徑跟蹤管道，以確保能夠全面采集管道圖像。水下環(huán)境的非線性特性，如水流擾動和浮力變化等，對水下作業(yè)機器人的運動狀態(tài)產(chǎn)生顯著影響。目前水下作業(yè)機器人的路徑跟蹤主要是通過全局視覺來實現(xiàn)機器人的跟蹤定位，全局視覺方法面臨著光線衰減和目標遮擋等諸多限制問題，導(dǎo)致水下機器人跟蹤定位精度低甚至失效，在實際環(huán)境中難以實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供一種水下機器人目標跟蹤方法、裝置、終端設(shè)備及存儲介質(zhì)，能有效解決現(xiàn)有技術(shù)基于全局視覺來實現(xiàn)機器人的跟蹤定位精度低的問題。

2、本發(fā)明一實施例提供一種水下機器人目標跟蹤方法，包括：

3、獲取當前位置、攝像頭參數(shù)、機器人物理參數(shù)以及若干目標物體的識別碼圖像；

4、根據(jù)當前位置、所述攝像頭參數(shù)以及所述識別碼圖像，計算得到與目標物體的橫移位置偏差以及偏航角度偏差；

5、根據(jù)所述橫移位置偏差、所述偏航角度偏差以及所述機器人物理參數(shù)，以所述橫移位置偏差收斂以及所述偏航角度偏差收斂為目標，計算得到縱移控制力以及偏航控制力矩；

6、根據(jù)所述縱移控制力、所述偏航控制力矩、所述橫移位置偏差、所述偏航角度偏差以及預(yù)設(shè)縱移速度，構(gòu)建推進器映射模型；

7、在預(yù)設(shè)縱移速度約束下，根據(jù)所述縱移控制力、所述偏航控制力矩、所述橫移位置偏差以及所述偏航角度偏差，對所述推進器映射模型進行求解，得到推進器控制參數(shù)；

8、根據(jù)所述推進器控制參數(shù)對目標物體進行跟蹤控制。

9、進一步地，根據(jù)當前位置、所述攝像頭參數(shù)以及所述識別碼圖像，計算得到與目標物體的橫移位置偏差以及偏航角度偏差，包括：

10、根據(jù)所述識別碼圖像進行識別，得到識別碼角點信息；

11、根據(jù)所述識別碼角點信息以及所述攝像頭參數(shù)進行目標物體位置校正，得到目標物體位置；

12、根據(jù)所述目標物體位置以及當前位置進行計算，得到與目標物體的橫移位置偏差以及偏航角度偏差。

13、進一步地，根據(jù)所述橫移位置偏差、所述偏航角度偏差以及所述機器人物理參數(shù)，以所述橫移位置偏差收斂以及所述偏航角度偏差收斂為目標，計算得到縱移控制力以及偏航控制力矩，包括：

14、根據(jù)所述橫移位置偏差、所述偏航角度偏差以及所述機器人物理參數(shù)，構(gòu)建機器人動力學(xué)模型；

15、根據(jù)所述橫移位置偏差、所述偏航角度偏差、預(yù)設(shè)控制器比例系數(shù)、預(yù)設(shè)控制器積分系數(shù)以及預(yù)設(shè)微分系數(shù)，以所述橫移位置偏差收斂以及所述偏航角度偏差收斂為目標，對所述機器人動力學(xué)模型進行求解，得到縱移控制力以及偏航控制力矩。

16、進一步地，在預(yù)設(shè)縱移速度約束下，根據(jù)所述縱移控制力、所述偏航控制力矩、所述橫移位置偏差以及所述偏航角度偏差，對所述推進器映射模型進行求解，得到推進器控制參數(shù)，包括：

17、根據(jù)所述橫移位置偏差、所述偏航控制力矩以及預(yù)設(shè)控制參數(shù)，確定所對應(yīng)的橫移子控制器輸出函數(shù)；

18、根據(jù)所述偏航角度偏差、所述偏航控制力矩以及預(yù)設(shè)控制參數(shù)，確定所對應(yīng)的偏航子控制器輸出函數(shù)；

19、根據(jù)所述橫移子控制器輸出函數(shù)、所述偏航子控制器輸出函數(shù)以及預(yù)設(shè)縱移速度進行計算，得到直線目標跟蹤階段的第一控制器輸出結(jié)果；

20、根據(jù)所述偏航子控制器輸出函數(shù)以及預(yù)設(shè)縱移速度進行計算，得到轉(zhuǎn)向目標跟蹤階段的第二控制器輸出結(jié)果；

21、根據(jù)所述第一控制器輸出結(jié)果以及所述第二控制器輸出結(jié)果，對所述推進器映射模型進行求解，得到推進器控制參數(shù)。

22、進一步地，所述推進器控制參數(shù)包括：左側(cè)邊推進器頻率、右側(cè)邊推進器頻率、左側(cè)尾部推進器頻率以及右側(cè)尾部推進器頻率。

23、進一步地，根據(jù)所述推進器控制參數(shù)對目標物體進行跟蹤控制，包括：

24、在處于直線目標跟蹤階段的情況下，根據(jù)所述左側(cè)邊推進器頻率以及所述右側(cè)邊推進器頻率，對目標物體進行跟蹤控制；

25、在處于轉(zhuǎn)向目標跟蹤階段的情況下，根據(jù)所述偏航角度偏差以及預(yù)設(shè)偏差閾值進行比較；

26、若所述偏航角度偏差小于預(yù)設(shè)偏差閾值，根據(jù)所述左側(cè)邊推進器頻率以及所述右側(cè)邊推進器頻率，對目標物體進行跟蹤控制；

27、若所述偏航角度偏差不小于預(yù)設(shè)偏差閾值，根據(jù)所述左側(cè)邊推進器頻率、右側(cè)邊推進器頻率、左側(cè)尾部推進器頻率以及右側(cè)尾部推進器頻率，對目標物體進行跟蹤控制。

28、作為上述方案的改進，本發(fā)明另一實施例對應(yīng)提供了一種水下機器人目標跟蹤裝置，包括：

29、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取當前位置、攝像頭參數(shù)、機器人物理參數(shù)以及若干目標物體的識別碼圖像；

30、偏差計算模塊，用于根據(jù)當前位置、所述攝像頭參數(shù)以及所述識別碼圖像，計算得到與目標物體的橫移位置偏差以及偏航角度偏差；

31、控制力及控制力矩計算模塊，用于根據(jù)所述橫移位置偏差、所述偏航角度偏差以及所述機器人物理參數(shù)，以所述橫移位置偏差收斂以及所述偏航角度偏差收斂為目標，計算得到縱移控制力以及偏航控制力矩；

32、推進器映射模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述縱移控制力、所述偏航控制力矩、所述橫移位置偏差、所述偏航角度偏差以及預(yù)設(shè)縱移速度，構(gòu)建推進器映射模型；

33、控制參數(shù)求解模塊，用于在預(yù)設(shè)縱移速度約束下，根據(jù)所述縱移控制力、所述偏航控制力矩、所述橫移位置偏差以及所述偏航角度偏差，對所述推進器映射模型進行求解，得到推進器控制參數(shù)；

34、目標跟蹤模塊，用于根據(jù)所述推進器控制參數(shù)對目標物體進行跟蹤控制。

35、進一步地，所述偏差計算模塊，包括：

36、角點信息識別單元，用于根據(jù)所述識別碼圖像進行識別，得到識別碼角點信息；

37、目標位置確定單元，用于根據(jù)所述識別碼角點信息以及所述攝像頭參數(shù)進行目標物體位置校正，得到目標物體位置；

38、位置比對單元，用于根據(jù)所述目標物體位置以及當前位置進行計算，得到與目標物體的橫移位置偏差以及偏航角度偏差。

39、本發(fā)明另一實施例提供了一種終端設(shè)備，包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中且被配置為由所述處理器執(zhí)行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如上述實施例中所述的一種水下機器人目標跟蹤方法。

40、本發(fā)明另一實施例提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)包括存儲的計算機程序，其中，在所述計算機程序運行時控制所述計算機可讀存儲介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行上述實施例所述的一種水下機器人目標跟蹤方法。

41、通過實施本發(fā)明，至少具有如下有益效果：

42、本發(fā)明提供一種水下機器人目標跟蹤方法、裝置、終端設(shè)備及存儲介質(zhì)，其方法能夠獲取當前位置、攝像頭參數(shù)、機器人物理參數(shù)以及若干目標物體的識別碼圖像；根據(jù)當前位置、所述攝像頭參數(shù)以及所述識別碼圖像，計算得到與目標物體的橫移位置偏差以及偏航角度偏差；根據(jù)所述橫移位置偏差、所述偏航角度偏差以及所述機器人物理參數(shù)，以所述橫移位置偏差收斂以及所述偏航角度偏差收斂為目標，計算得到縱移控制力以及偏航控制力矩；根據(jù)所述縱移控制力、所述偏航控制力矩、所述橫移位置偏差、所述偏航角度偏差以及預(yù)設(shè)縱移速度，構(gòu)建推進器映射模型；在預(yù)設(shè)縱移速度約束下，根據(jù)所述縱移控制力、所述偏航控制力矩、所述橫移位置偏差以及所述偏航角度偏差，對所述推進器映射模型進行求解，得到推進器控制參數(shù)；根據(jù)所述推進器控制參數(shù)對目標物體進行跟蹤控制。通過計算出機器人自身與目標物體的橫移位置偏差和偏航角度偏差，然后根據(jù)橫移位置偏差和偏航角度偏差得到縱移控制力和偏航控制力矩，通過推進器映射模型根據(jù)縱移控制力和偏航控制力矩這兩個控制量映射求解，得到推進器控制參數(shù)，從而機器人可以根據(jù)推進器控制參數(shù)進行自適應(yīng)控制，不需要通過全局視角來實現(xiàn)機器人定位，不需要考慮水下光線衰減和目標遮擋等問題，減少外界影響誤差，從而提高了水下機器人對目標物體的跟蹤精確度。