本發(fā)明涉及一種無(wú)人駕駛水下攝影機(jī)器人。

背景技術(shù)：

專(zhuān)利文獻(xiàn)CN105818944A公開(kāi)了一種應(yīng)用于水下探測(cè)的遙控潛艇，其中，遙控潛艇主機(jī)1與信號(hào)收發(fā)器4之間連接了電纜41，雖然，此種遙控潛艇在某些場(chǎng)合下也能夠完成水下拍攝，但是，在很多情況下此種潛艇存在很多問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有技術(shù)中，由于遙控潛艇主機(jī)1與信號(hào)收發(fā)器4之間連接了電纜41，即使在水下存在水草等細(xì)小障礙物的情況下，電纜41容易被纏繞或者阻擋，導(dǎo)致遙控潛艇主機(jī)1無(wú)法進(jìn)一步航行。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種無(wú)人駕駛水下攝影機(jī)器人，從而能夠在水下更好地進(jìn)行拍攝，并可以為用戶提供實(shí)時(shí)的視頻或圖像。

一種無(wú)人駕駛水下攝影機(jī)器人，包括潛水器，還包括中繼裝置，所述潛水器包括第一攝影裝置、第一激光通信裝置和潛水驅(qū)動(dòng)裝置，所述中繼裝置包括第二激光通信裝置、第一無(wú)線通信裝置和中繼驅(qū)動(dòng)裝置，所述潛水驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述潛水器運(yùn)動(dòng)，所述第一激光通信裝置用于將所述第一攝影裝置拍攝的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)激光傳輸給所述第二激光通信裝置，所述中繼裝置用于識(shí)別所述潛水器，所述中繼驅(qū)動(dòng)裝置依據(jù)識(shí)別所述潛水器的結(jié)果驅(qū)動(dòng)中繼裝置以跟隨所述潛水器，使得所述第二激光通信裝置能夠接收到所述第一激光通信裝置傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)，所述第一無(wú)線通信裝置用于將所述第二激光通信裝置接收到的所述圖像數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸給控制裝置。

優(yōu)選的，所述中繼裝置還包括第二攝影裝置，所述第二攝影裝置用于拍攝所述潛水器，所述中繼裝置根據(jù)拍攝所述潛水器的圖像識(shí)別所述潛水器。

優(yōu)選的，所述潛水器還包括陀螺儀和第一聲吶通信裝置，所述中繼裝置還包括第二聲吶通信裝置，所述陀螺儀用于計(jì)算所述潛水器的位移信息，所述第一聲吶通信裝置用于將所述位移信息發(fā)送給所述第二聲吶通信裝置，所述中繼裝置根據(jù)所述位移信息識(shí)別并跟隨所述潛水器。

優(yōu)選的，當(dāng)所述中繼裝置無(wú)法識(shí)別所述潛水器，所述中繼驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述中繼裝置按照設(shè)定軌跡運(yùn)動(dòng)，直至所述中繼裝置識(shí)別到所述潛水器。

優(yōu)選的，所述中繼裝置還包括中繼定位模塊和中繼電池，所述潛水器還包括潛水電池，所述中繼定位模塊用于獲取所述中繼裝置的當(dāng)前地理位置，所述中繼裝置將所述當(dāng)前地理位置發(fā)送給所述潛水器，所述潛水器計(jì)算所述當(dāng)前地理位置至初始位置的距離，判斷所述潛水電池的剩余電量與行駛所述距離所需電量之差是否在第一設(shè)定電量閾值范圍，若是，則所述潛水器向所述初始位置返航。

優(yōu)選的，所述潛水器還包括潛水器定位模塊，當(dāng)所述第一聲吶通信裝置在設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)沒(méi)有接收到所述第二聲吶通信裝置發(fā)送的信息時(shí)，所述潛水器上浮至設(shè)定水深以上，所述潛水器定位模塊獲取所述潛水器的當(dāng)前地理位置，所述潛水器根據(jù)所述當(dāng)前位置和初始位置，向所述初始位置返航。

優(yōu)選的，所述中繼裝置計(jì)算所述當(dāng)前地理位置至初始位置的距離，判斷所述中繼電池的剩余電量與行駛所述距離所需電量之差是否在第二設(shè)定電量閾值范圍，若是，則所述中繼裝置向所述初始位置返航，并向所述潛水器發(fā)送控制所述潛水器向所述初始位置返航的控制命令。

優(yōu)選的，所述潛水器接收來(lái)自所述中繼裝置發(fā)送的追蹤拍攝設(shè)定目標(biāo)的命令后，利用圖像自動(dòng)跟蹤技術(shù)跟蹤拍攝所述設(shè)定目標(biāo)。

優(yōu)選的，所述中繼裝置運(yùn)行于水面上，或者設(shè)定深度以上的水中。

優(yōu)選的，還包括控制裝置，所述控制裝置用于通過(guò)所述中繼裝置控制所述潛水器的運(yùn)動(dòng)和拍攝。

優(yōu)選的，所述控制裝置包括用于顯示所述圖像數(shù)據(jù)的顯示屏。

優(yōu)選的，所述控制裝置用于與移動(dòng)終端、AR終端或MR終端連接。

本發(fā)明的有益效果是：

由于中繼裝置與潛水器之間沒(méi)有采用有線電纜，本發(fā)明并不會(huì)出現(xiàn)背景技術(shù)中出現(xiàn)的容易被纏繞的問(wèn)題。同時(shí)，由于水對(duì)普通的無(wú)線電磁波(例如3G、4G、WIFI等頻率)的衰減很大，這就限制了利用上述無(wú)線電磁波的潛水器的下潛深度，而聲吶通信的帶寬通常無(wú)法滿足實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)囊?，因此本發(fā)明的中繼裝置與潛水器之間采用激光通信，既可以實(shí)現(xiàn)較大潛水深度的要求，也能夠滿足實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捯螅匾氖?，通過(guò)中繼裝置實(shí)時(shí)識(shí)別并跟隨潛水器，保證了中繼裝置與潛水器之間能夠激光通信。

【附圖說(shuō)明】

附圖是本發(fā)明一種實(shí)施例的無(wú)人駕駛水下攝影機(jī)器人原理框圖

【具體實(shí)施方式】

以下對(duì)發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如附圖所示，一種實(shí)施例的無(wú)人駕駛水下攝影機(jī)器人，包括潛水器、中繼裝置和控制裝置。所述潛水器包括潛水電池、第一攝影裝置、第一激光通信裝置、第一聲吶通信裝置和潛水驅(qū)動(dòng)裝置，所述中繼裝置包括中繼電池、第二激光通信裝置、第二聲吶通信裝置、第一無(wú)線通信裝置和中繼驅(qū)動(dòng)裝置，控制裝置包括無(wú)線通信裝置，所述潛水驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述潛水器運(yùn)動(dòng)。

潛水器在水面下運(yùn)行，第一攝影裝置用于拍攝水下環(huán)境，可以跟蹤拍攝運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，也可以靜止拍攝設(shè)定目標(biāo)。中繼裝置可以在水面上運(yùn)行，也可以在水面下較淺深度以上運(yùn)行，控制裝置通過(guò)無(wú)線通信裝置向中繼裝置的第一無(wú)線通信裝置發(fā)送控制命令，中繼裝置的第二激光通信裝置(或者第二聲吶通信裝置)將控制命令發(fā)送給潛水器的第一激光通信裝置(或者第一聲吶通信裝置)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水器的控制，例如，對(duì)潛水器的運(yùn)行狀態(tài)的控制，如上升、下潛、前進(jìn)、后退等動(dòng)作，也可以對(duì)潛水器的第一攝影裝置拍攝的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)定，控制第一攝影裝置對(duì)設(shè)定目標(biāo)的追蹤拍攝，例如利用圖像自動(dòng)跟蹤技術(shù)對(duì)設(shè)定目標(biāo)的追蹤拍攝。

第一激光通信裝置將第一攝影裝置拍攝的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給中繼裝置的第二激光通信裝置，第一無(wú)線通信裝置將第二激光通信裝置接收到的圖像數(shù)據(jù)(包括圖片、視頻)通過(guò)激光傳輸給控制裝置的無(wú)線通信裝置，從而控制裝置可以獲取實(shí)時(shí)的水下視頻圖像，供用戶觀看。

潛水器與中繼裝置之間的激光通信距離有一定的限制，由于潛水器的位置會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)，為了保證潛水器與中繼裝置之間的激光通信，所述中繼裝置需要跟隨潛水器，使得所述第二激光通信裝置能夠接收到所述第一激光通信裝置無(wú)線傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)。中繼裝置可以識(shí)別所述潛水器，中繼驅(qū)動(dòng)裝置則依據(jù)識(shí)別結(jié)果驅(qū)動(dòng)中繼裝置跟隨所述潛水器。

上述方案中，避免了中繼裝置與潛水器之間采用有線電纜，同時(shí)激光通信能夠滿足圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捯蟆?/p>

在一個(gè)實(shí)施例中，中繼裝置通過(guò)設(shè)置其設(shè)置的第二攝影裝置來(lái)識(shí)別所述潛水器，所述第二攝影裝置用于拍攝所述潛水器，所述中繼裝置根據(jù)拍攝所述潛水器的圖像識(shí)別所述潛水器；所述第一無(wú)線通信裝置還可以將第二攝影裝置拍攝的圖像數(shù)據(jù)傳輸給控制裝置。在另一個(gè)實(shí)施例中，潛水器還包括陀螺儀，陀螺儀用于計(jì)算所述潛水器的位移信息，所述第一聲吶通信裝置用于將所述位移信息發(fā)送給所述第二聲吶通信裝置，所述中繼裝置根據(jù)所述位移信息識(shí)別并跟隨所述潛水器。例如，在t0時(shí)刻，潛水器與中繼裝置能夠通過(guò)激光通信，在t1時(shí)刻，陀螺儀計(jì)算得到潛水器的位移為S，第一聲吶通信裝置將位移S傳輸給第二聲吶通信裝置，中繼裝置也跟隨移動(dòng)位移S，從而能夠保證了兩者之間激光通信暢通。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述中繼裝置還包括中繼定位模塊，在航行過(guò)程中，中繼定位模塊實(shí)時(shí)獲取所述中繼裝置的當(dāng)前地理位置，在中繼裝置與潛水器保持激光通信的情況下(此時(shí)中繼裝置和潛水器之間的地理位置可以視為相同)，實(shí)時(shí)將中繼裝置的當(dāng)前地理位置發(fā)送(可以通過(guò)激光通信或者聲吶通信傳輸)給潛水器，潛水器根據(jù)當(dāng)前地理位置與出發(fā)時(shí)的初始位置實(shí)時(shí)計(jì)算去程距離，實(shí)時(shí)判斷潛水電池的剩余電量與行駛所述去程距離所需電量之差是否在第一設(shè)定電量閾值范圍，若是，則所述潛水器向所述初始位置返航。例如，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置潛水器航行距離與耗電量之間的關(guān)系，當(dāng)剩余電量與返航所需電量之差在0-Q1之間時(shí)，即使沒(méi)有接收到返航的控制命令，潛水器也自動(dòng)返航，并可以向中繼裝置發(fā)送返航的通知消息。

在一個(gè)實(shí)施例中，由于特殊情況，當(dāng)潛水器的剩余電量不足以返航時(shí)，潛水器可以自動(dòng)上浮。

所述中繼裝置計(jì)算所述當(dāng)前地理位置至初始位置的距離，判斷所述中繼電池的剩余電量與行駛所述距離所需電量之差是否在第二設(shè)定電量閾值范圍(例如0-Q2)，若是，則所述中繼裝置向所述初始位置返航，并向所述潛水器發(fā)送控制所述潛水器向所述初始位置返航的控制命令，也即，中繼裝置和潛水器一同返航。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述中繼裝置無(wú)法識(shí)別所述潛水器時(shí)，所述中繼驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述中繼裝置按照設(shè)定軌跡運(yùn)動(dòng)，直至所述中繼裝置識(shí)別到所述潛水器。例如，中繼裝置以無(wú)法識(shí)別潛水器時(shí)所在位置為原點(diǎn)，以設(shè)定半徑作圓周運(yùn)動(dòng)以識(shí)別潛水器。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述潛水器還包括潛水器定位模塊，所述潛水器定位模塊用于獲取所述潛水器的地理位置信息，當(dāng)所述第一聲吶通信裝置在設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)沒(méi)有接收到所述第二聲吶通信裝置發(fā)送的信息(例如控制信息，或者在中繼裝置沒(méi)有發(fā)送控制信息時(shí)的聯(lián)絡(luò)信息)時(shí)，通常在此種情況下，潛水器與中繼裝置已經(jīng)失去了聯(lián)系，因此，所述潛水器上浮至設(shè)定水深以上(例如水面，或者接近水面的水中)，所述潛水器定位模塊獲取所述潛水器的當(dāng)前地理位置，所述潛水器根據(jù)所述當(dāng)前位置和初始位置，向所述初始位置返航。

中繼裝置的第一無(wú)線通信裝置還可以將中繼裝置的地理位置信息發(fā)送給控制裝置，以便用戶隨時(shí)掌握中繼裝置的地理位置、以及潛水器的地理位置(在中繼裝置與潛水器之間沒(méi)有失去通信的情況下)。上述定位模塊可以是GPS模塊或者北斗模塊等。

所述控制裝置可以包括控制電池，還可以包括用于顯示所述圖像數(shù)據(jù)的顯示屏，以便用戶可以觀看水下的實(shí)時(shí)視頻或者圖像?？刂蒲b置也可以與移動(dòng)終端、AR終端或MR終端連接，用戶可以在這些終端中觀看視頻或圖像，甚至可以控制潛水器。

潛水器還可以配備深度傳感器，以測(cè)量下潛深度，可以設(shè)定最大潛水深度，當(dāng)深度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)后自動(dòng)上浮到安全深度；安裝位置傳感器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避開(kāi)障礙物功能；還可以包括攝影裝置穩(wěn)定裝置，以使拍攝的圖像數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定；潛水器外部可安裝機(jī)械手。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的專(zhuān)利保護(hù)范圍。