CN119002526A - 水下机器人的控制方法、水下机器人及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机器人的控制方法、水下机器人及存储介质，其中，所述方法包括：在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位；根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系，其中，所述控制坐标系的主方向与所述方位一致；基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人。本发明旨在降低水下机器人操作难度，提高水下作业效率所述水下机器人。本发明旨在降低水下机器人操作难度，提高水下作业效率。

Description

水下机器人的控制方法、水下机器人及存储介质

技术领域

本发明涉及水下作业领域，尤其涉及一种水下机器人的控制方法、水下机器人及存储介质。

背景技术

水下机器人在水下作业时，一般通过控制终端来操作水下机器人的移动。水下机器人前进、后退的速度较快，而左、右平移的速度较慢。因而在水流较大的环境中，会选择水下机器人的前进方向进行抗流作业，并且需要频繁操作机器，以适应水流的变化。

在相关的水下机器人控制方案中，一般基于设置于水下机器人前方的主摄像头采集的数据，实现以第一人称视角对机器人进行控制的。但是由于操作人员观察水下机器人侧方目标物时会切换摄像头，导致显示视角的画面不是主摄像头采集的数据，尤其是在抗流作业场景下，操作水下机器人的难度就会加大，容易产生误操作，降低作业效率。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水下机器人的控制方法、水下机器人及计算机可读存储介质，旨在达成降低水下机器人操作难度的效果。

为实现上述目的，本发明提供一种水下机器人的控制方法，所述水下机器人的控制方法包括：

在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位；

根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系，其中，所述控制坐标系的主方向与所述方位一致；

获取所述水下机器人所在水域的水流方向和水流速度；根据所述控制坐标系、所述水流方向和所述水流速度生成作业环境演示动画；将所述作业环境演示动画显示于所述控制终端；

基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人。

可选地，所述将所述作业环境演示动画显示于所述控制终端的步骤包括：

将所述作业环境演示动画重叠显示于当前显示视角对应的显示画面上。

可选地，所述基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人的步骤包括：

根据所述控制指令和所述控制坐标系确定所述水下机器人的目标移动方向；根据所述目标移动方向、所述水流方向和所述水流速度确定所述水下机器人的移动方向和驱动功率；根据所述移动方向和所述驱动功率控制所述水下机器人。

可选地，所述控制指令至少包括移动控制指令及机身姿态调节控制指令。

可选地，所述控制坐标系上的每个坐标点对应不同的移动控制指令，不同的所述移动控制指令对应的目标移动方向和/或目标移动距离不同，所述控制坐标系包括多条轴线，每条轴线的方向对应一个所述移动控制指令的目标移动方向。

可选地，在确定控制坐标系时，所述根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系的步骤还包括：

将所述控制坐标系的主方向设置为与当前显示视角相对于被控水下机器人的方位一致，以使得当前显示视角对应拍摄视角的轴线作为所述控制坐标系的主方向对应的轴向。

可选地，所述控制坐标系是以采集当前显示视角对应显示画面的摄像头中心为原点的坐标系，所述将所述控制坐标系的主方向设置为与当前显示视角相对于被控水下机器人的方位一致，以使得当前显示视角对应拍摄视角的轴线作为所述控制坐标系的主方向对应的轴向的步骤包括：

当所述控制终端的显示视角对应摄像头从其中一个切换至另一个时，将其中一个摄像头对应的所述控制坐标系切换至另一个摄像头对应的所述控制坐标系；

根据所述控制指令确定对应的轴线作为另一个摄像头对应的所述控制坐标系的主方向。

可选地，所述在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位的步骤之前还包括：

将所述控制终端的显示屏划分出多个显示区域，并在多个显示区域中确定目标显示区域；

当接收到切换所述目标显示区域的显示画面的指令时，确定切换后的显示画面对应的拍摄视角是否切换，若切换，则对应确定所述显示视角发生切换。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种水下机器人，所述水下机器人包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的水下机器人的控制程序，所述水下机器人的控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的水下机器人的控制方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有水下机器人的控制程序，所述水下机器人的控制程序被处理器执行时实现如上所述的水下机器人的控制方法的步骤。

本发明实施例提出的一种水下机器人的控制方法、水下机器人及计算机可读存储介质，在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位；根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系，其中，所述控制坐标系的主方向与所述方位一致；获取所述水下机器人所在水域的水流方向和水流速度；根据所述控制坐标系、所述水流方向和所述水流速度生成作业环境演示动画；将所述作业环境演示动画显示于所述控制终端；基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人。这样在显示视角发生切换时，对应更改控制坐标系，使得控制坐标系的主方向与当前视角与被控水下设备机器人的方位一致，实现以当前显示视角为第一人称视角控制水下机器人，使操作指令和水下机器人的移动对应，从而降到操作水下机器人的难度，提高作业效率。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；

图2为本发明水下机器人的控制方法的一实施例的流程示意图；

图3为本发明水下机器人的控制方法的另一实施例的流程示意图；

图4为本发明实施例涉及的控制坐标切换示意图；

图5为本发明实施例涉及的作业环境演示动画简图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在相关的水下机器人控制方案中，一般基于设置于水下机器人前方的主摄像头采集的数据，实现以第一人称视角对机器人进行控制的。但是由于操作人员观察水下机器人侧方目标物时会切换摄像头，导致显示视角的画面不是主摄像头采集的数据，尤其是在抗流作业场景下，操作水下机器人的难度就会加大，容易产生误操作，降低作业效率。

为了提高操作水下机器人的难度，本发明实施例提出一种水下机器人的控制方法、水下机器人及计算机可读存储介质，其中，所述方法的主要步骤包括：

在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位；

根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系，其中，所述控制坐标系的主方向与所述方位一致；

基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人。

这样在显示视角发生切换时，对应更改控制坐标系，使得控制坐标系的主方向与当前视角与被控水下设备机器人的方位一致，实现以当前显示视角为第一人称视角控制水下机器人，使操作指令和水下机器人的移动对应，从而降到操作水下机器人的难度，提高作业效率。

以下结合附图对本发明权利要求要求保护的内容进行详细说明。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。

本发明实施例终端可以是水下机器人或者水下机器人的控制终端。

如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，存储器1003，通信总线1002。

其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。存储器1003可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1003可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1003中可以包括操作系统以及水下机器人的控制程序。

在图1所示的终端中，处理器1001可以用于调用存储器1003中存储的水下机器人的控制程序，并执行以下操作：

在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位；

根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系，其中，所述控制坐标系的主方向与所述方位一致；

基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的水下机器人的控制程序，还执行以下操作：

确实所述当前显示视角对应的摄像头；

若所述摄像头是固定安装，获取所述摄像头在所述水下机器人的安装位置；

根据所述安装位置确定所述方位。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的水下机器人的控制程序，还执行以下操作：

确实所述当前显示视角对应的摄像头；

若所述摄像头安装于支撑组件上，获取所述支撑组件的角度信息；

根据所述角度信息确定所述方位。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的水下机器人的控制程序，还执行以下操作：

确定所述当前显示视角对应的显示模式；

根据所述显示模式调整所述水下机器人的机身姿态；

根据所述机身姿态和所述方位确定所述控制坐标系。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的水下机器人的控制程序，还执行以下操作：

当确定接收到目标锁定指令时，根据所述目标锁定指令确定所述水下机器人与追踪目标的前向距离；

根据所述控制坐标系和所述控制指令确定所述水下机器人移动的目标位置；

当所述目标位置与所述追踪目标的距离大于所述前向距离时，以所述前向距离控制所述水下机器人的移动；

当所述目标位置与所述追踪目标的距离小于或等于所述前向距离时，以所述目标位置控制所述水下机器人。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的水下机器人的控制程序，还执行以下操作：

确定所述水下机器人与障碍物之间的避障距离；

根据所述控制坐标系和所述控制指令确定所述水下机器人移动的目标位置，并根据所述目标位置确定所述机器人与所述障碍物之间的间隔距离；

当所述间隔距离大于或等于所述避障距离时，以所述控制指令控制所述水下机器人的移动；

当所述间隔距离小于所述避障距离时，以所述避障距离控制所述水下机器人。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的水下机器人的控制程序，还执行以下操作：

根据所述控制指令和所述控制坐标系确定所述水下机器人的目标移动方向；

获取所述水下机器人所在水域的水流方向和水流速度；

根据所述目标移动方向、所述水流方向和所述水流速度确定所述水下机器人的移动方向和驱动功率；

根据所述移动方向和所述驱动功率控制所述水下机器人。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的水下机器人的控制程序，还执行以下操作：

获取所述水下机器人所在水域的水流方向和水流速度；

根据所述控制坐标系、所述水流方向和所述水流速度生成作业环境演示动画；

将所述作业环境演示动画显示于所述控制终端。

以下，通过具体示例性方案对本发明权利要求要求保护的内容，进行解释说明，以便本领域技术人员更好地理解本发明权利要求的保护范围。可以理解的是，以下示例性方案不对本发明的保护范围进行限定，仅用于解释本发明。

示例性地，参照图2，在本发明水下机器人的控制方法的一实施例中，所述水下机器人的控制方法包括以下步骤：

步骤S10、在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位；

在本实施例中，执行水下机器人的控制方法的主体可以是水下机器人，也可以是水下机器人的控制终端。控制终端与水下机器人建立通信连接，基于通信连接控制终端可以将操作人员触发的控制指令发送给水下机器人，水下机器人在接收到控制指令后可以执行对应动作，控制指令可以是多种控制机器人运动的指令，包括但不限于移动控制指令、机身姿态调节控制指令等，在接收到控制指令时，水下机器人对应的进行移动或调节机身状态，如接收到向前的移动控制指令时，水下机器人向前移动，在接收到旋转180度指令时，水下机器人对应旋转180度。

控制终端还包括显示屏，显示屏可以显示水下机器人的摄像头采集的图像，用于显示水下环境，以便于操作人员可以根据水下环境操作水下机器人。

水下机器人的摄像头可以有一个或多个摄像头，摄像头包括但不限于光学摄像头、声学摄像头等，可以相对于被控水下机器人的不同方位进行拍摄，获得不同拍摄视角的显示画面。控制终端的显示视角为采集对应显示画面的摄像头的拍摄视角。

控制终端的显示视角切换可以由操作人员触发显示视角切换指令后触发，也可以自动触发，如当通过雷达装置确定除当前显示视角相对于被控水下机器人的方位之外的其他方位出现如移动物、设定的追踪目标等物体时，可以自动切换到物体对应方位的显示视角。切换指令可以包括切换拍摄的显示画面的摄像头对应指令，相当于操作人员直接切换拍摄显示画面的摄像头；还可以包括切换显示摄像头的拍摄方向对应的指令，相当于操作人员调整拍摄显示画面摄像头的拍摄方向，例如通过调节云台改变摄像头的拍摄方向；还可以包括切换显示屏中目标显示区域的显示画面的指令等。

需要补充说明的是，显示视角也是操作人员最关注的显示画面对应的拍摄视角，

在一些可选实施方案中，显示屏的显示区域只显示一个摄像头采集的显示画面，这个唯一的显示区域即使目标显示区域，而这个显示画面对应的拍摄视角是显示视角。在另一些可选实施方案中，显示屏可以划分出多个显示区域，可以分别显示不同拍摄视角的显示画面。

其中，认为操作人员最关注的显示区域为目标显示区域，目标显示区域可以最大显示区域，也可以是最靠前的显示区域，也可以是操作人员预设的显示区域等。当接收到切换目标显示区域的显示画面的指令时，确定切换后的显示画面对应的拍摄视角是否切换，若切换，则对应确定显示视角发生切换，如，目标显示区域内的显示画面切换为其他显示区域的显示画面，而其他显示区域的显示画面对应的拍摄视角与切换前目标显示区域的拍摄视角是不同的。进行交换；若未切换，则对应确定显示视角发生切换，如，目标显示区域内的显示画面切换为其他显示区域的显示画面，而其他显示区域的显示画面是目标显示区域的显示画面的局部放大图，而两者拍摄视角是相同的。

为了更好地理解，提供一具体实施例：控制终端的显示屏包括最大显示区域1，和其他显示区域2、3、4，其中显示区域1作为目标显示区域，为操作人员最关注的显示区域。显示区域1、2、3、4当前分别显示安装于水下机器人前、后、左、右摄像头A、B、C、D拍摄的显示画面a、b、c、d，而操作人员想要观察水下机器人左侧的水下环境，则需要将左侧显示画面c切换到显示区域1中，操作人员可以点击显示区域3，触发显示区域3和显示区域1的显示画面切换指令，显示区域1的显示画面切换为显示画面c，显示区域3的显示画面切换为显示画面a。由此确定目标显示区域的显示画面发生切换且对应的拍摄视角也发生切换，进而确定控制终端的显示视角发生切换。

可选地，触发控制终端的显示视角发生切换的方式很多，但是最终出现的结果是目标显示区域中的显示画面发生切换，因此可以检测目标显示区域中的显示画面对应拍摄视角是否发生切换，在发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位，从而简化程序流程。

在控制终端的显示屏显示视角发生切换时，可以根据目标显示区域的当前显示画面对应的拍摄视角确定当前显示视角，也可以根据切换指令切换后对应的拍摄视角确定当前显示视角，当前显示视角是切换后采集显示画面的摄像头的拍摄视角。而水下机器人摄像头是用于采集水下环境的，是以水下机器人为起点，向外侧环境呈放射状采集显示画面的摄像头，因而可以根据当前显示视角对应的拍摄视角确定方位，具体地，拍摄视角可以拟合为一个视椎体，将视椎体的轴线作为显示视角相对于被控水下机器人的方位。

步骤S20、根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系，其中，所述控制坐标系的主方向与所述方位一致；

在本实施例中，根据所述方位确定水下机器人当前的控制坐标系，控制坐标系是水下机器人实际移动的依据，水下机器人的驱动根据控制坐标系中的坐标点进行移动。控制坐标系是以水下机器人中心或者以采集当前显示视角对应显示画面的摄像头中心为原点的坐标系，控制坐标系上的每个坐标点对应不同的移动控制指令，不同的移动控制指令对应的目标移动方向和/或目标移动距离不同，控制坐标系包括多条轴线，每条轴线的方向对应一个移动控制指令的目标移动方向，每条轴线还对应不同的机身姿态调节控制指令，不同的机身姿态调节控制指令对应的目标旋转角度和目标旋转方向不同。每条轴线的轴向对应一个机身姿态调节控制指令对应的目标旋转方向，其中一条轴线对应的方向为控制坐标系的主方向，也是控制指令的主要目标移动方向。一般是控制坐标系包括三条互相垂直的轴线，而与三个轴线对应的三个目标移动方向也互相垂直。控制向前移动的控制指令对应目标移动方向是向前，将控制向前作为主要目标移动方向，将控制向前的控制指令对应的轴线方向为控制坐标线的主方向。在确定控制坐标系时，控制坐标系的主方向设置为与当前显示视角相对于被控水下机器人的方位一致，即将当前显示视角对应拍摄视角的轴线作为控制坐标系的主方向对应的轴向。

为了更好地理解，参照图4，水下机器人包括拍摄视角的轴线互相垂直的A、B两个摄像头，当控制终端的显示视角对应摄像头从A切换到B时，控制坐标系从①切换为②，其中，控制向前的控制指令对应的轴线为x，且x对应的轴线方向为控制坐标系的主方向。在控制坐标系为①时，接收到控制向前的控制指令时，水下机器人会朝北走，在控制坐标系为②时，接收到控制向前的控制指令时，水下机器人会朝东走。

步骤S30、基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人。

在本实施例中，当接收到控制指令时，确定控制指令对应的目标移动方向和目标移动距离，或者目标旋转角度或目标旋转方向，将目标移动方向和目标移动距离，或者目标旋转角度或目标旋转方向对应映射到控制坐标系中，找到对应的坐标点或者旋转轴线，水下机器人根据对应坐标点进行移动，根据对应的旋转轴线执行符合目标旋转角度或目标旋转方向的机身姿态调节，若控制坐标系的不一样，那么相同的坐标点或旋转轴线会对应得到不同的运动结果，而控制坐标系可以与当前显示视角对应，使得操作人员能够以其看到的第一人称视角对水下机器人进行控制，减少控制难度。

在本实施例公开的技术方案中，在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位；根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系，其中，所述控制坐标系的主方向与所述方位一致；基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人。这样在显示视角发生切换时，对应更改控制坐标系，使得控制坐标系的主方向与当前视角与被控水下设备机器人的方位一致，实现以当前显示视角为第一人称视角控制水下机器人，使操作指令和水下机器人的移动对应。在水下机器人的作业场景中，尤其是像抗流场景这样实时需要操作人员操作，且操作人员反应时间不充足的场景中，将当前显示视角作为第一人称视角十分重要，从而降到操作水下机器人在水下作业的难度，提高水下作业效率。

进一步地，步骤S10包括：

确实所述当前显示视角对应的摄像头；

若所述摄像头是固定安装，获取所述摄像头在所述水下机器人的安装位置；

根据所述安装位置确定所述方位。

先确定采集当前显示视角的显示画面的摄像头为当前显示视角对应的摄像头，摄像头可以是固定安装水下机器人，若当前显示视角对应的摄像头是固定安装于水下机器人，那两者的相对位置不会改变，拍摄视角也不会发生改变，而固定安装的摄像头的安装位置可以通过预存等方式确定，然后根据采集当前显示视角显示画面的摄像头的安装位置确定其拍摄视角，进而确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位。切换控制坐标系的间隔时间内仍会有一定操作难度的风险，这样可以快速确定方位，降低切换控制坐标系的时间，可以降低水下机器人的操作难度，提高作业效率。

进一步地，步骤S10包括：

确实所述当前显示视角对应的摄像头；

若所述摄像头安装于支撑组件上，获取所述支撑组件的角度信息；

根据所述角度信息确定所述方位。

摄像头可以是不固定安装水下机器人，可以通过支撑组件与水下机器人连接，例如水平云台、垂直云台、多轴云台等，通过改变支撑组角的角度，可以改变摄像头与水下机器人的相对位置，拍摄视角会随着支撑组件发生改变，可以通过支撑组件当前的角度信息，结合支撑组角分别与摄像头、水下机器人的相对位置关系可以确定采集当前显示视角显示画面的摄像头的拍摄视角，进而确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位，其中，支撑组件的角度信息是支撑组件中各个向量支撑元件之间的相对角度，支撑组件的角度信息也可以成为支撑组件的结构信息。切换控制坐标系的间隔时间内仍会有一定操作难度的风险，这样可以快速确定方位，降低切换控制坐标系的时间，另外，调节支撑组件可以与控制指令同步，使得两者调节具有一致性，可以降低水下机器人的操作难度，提高作业效率，并且通过支撑组件改变拍摄视角可以节省安装摄像头的成本，拍摄视角的多样性也能增加。

进一步地，步骤S20包括：

确定所述当前显示视角对应的显示模式；

根据所述显示模式调整所述水下机器人的机身姿态；

根据所述机身姿态和所述方位确定所述控制坐标系。

当前显示视角对应的显示画面在显示屏上有多种显示模式，而不同显示模式，水下机器人的机身姿态也不相同。尤其是为了采集到满足显示模式的显示画面，水下机器人采集显示画面的姿态也不相同，例如竖屏模式、横屏模式等，而摄像头采集到的显示画面的画幅一般是固定的，因此，为了使采集到的显示画面更适应显示模式，在竖屏模式下的机身姿态为竖直，在横屏模式下机身姿态为水平。再例如，当操作人员开启显示画面局部放大模式时，要求机身不能晃动，以免局部画面不稳定，那么机身姿态可以是稍微倾斜等缓冲水流压力的姿势。若机身姿态不同，对应的控制坐标系也可能需要改变，因而在根据显示模式调整机身姿态后，需要根据当前机身姿态和方位确定控制坐标系。

为了更好地理解，结合一具体应用场景进行说明，水下作业时常常具有水下拍摄的需求，由于摄像头的一般是横向的，在水下机器人以水平姿态移动时，只能拍摄横向照片，若需要纵向照片时，需要在横向照片的基础上进行裁剪，但是这样会导致照片质量下降。操作人员在需要拍摄纵向图片时，为了预览效果，会将控制终端的显示模式也调整到竖屏模式，因而根据控制终端屏幕当前的显示模式，将机身姿态调整至竖直状态，以获得高质量的纵向图片，同时调整控制坐标系，以降低操作难度。

这样使得在通过显示模式改变机身姿态的同时，也能控制坐标系，使得仍能以操作人员第一人称视角控制水下机器人，并且可以根据需求改变显示模式，使得更符合操作人员的操作需求，降低操作人员的操作难度，提高水下作业效率。

进一步地，步骤S30包括：

当确定接收到目标锁定指令时，根据所述目标锁定指令确定所述水下机器人与追踪目标的前向距离；

根据所述控制主方向和所述控制指令确定所述水下机器人移动的目标位置；

当所述目标位置与所述追踪目标的距离大于所述前向距离时，以所述前向距离控制所述水下机器人的移动；

当所述目标位置与所述追踪目标的距离小于或等于所述前向距离时，以所述目标位置控制所述水下机器人。

在本实施例中，可以根据目标锁定指令，启动目标追踪模式，即在离追踪目标一定范围内进行移动。在接收到目标锁定指令时，根据目标锁定指令确定水下机器人与追踪目标的前向距离，前向距离是水下机器人与追踪目标之间的最大距离阈值，水下机器人与追踪目标之间的距离不能超过前向距离，才能实现对目标的追踪。根据控制坐标系和控制指令确定水下机器人的目标移动方向和目标移动距离，根据目标移动方向和目标移动距离确定目标位置，当目标位置与追踪目标的距离大于前向距离时，以目标移动方向作为机器人的实际移动方向，以前向距离为水下机器人与追踪目标的最终实际距离控制水下机器人的移动，当所述目标位置与追踪目标的距离小于或等于前向距离时，可以直接以控制指令控制水下机器人移动。水下机器人还可以通过多波束声呐或单波束声呐进行实时测量其与追踪目标之间的距离，在距离大于前向距离时，可以根据实时测量的距离与前向距离的差值控制水下机器人移动。

这样可以保证水下机器人始终在追踪目标的前向距离内移动，降低操作人员目标追踪和移动水下机器人的难度，提高作业效率。

进一步地，步骤S30包括：

确定所述水下机器人与障碍物之间的避障距离；

根据所述控制坐标系和所述控制指令确定所述水下机器人移动的目标位置，并根据所述目标位置确定所述机器人与所述障碍物之间的间隔距离；

当所述间隔距离大于或等于所述避障距离时，以所述控制指令控制所述水下机器人的移动；

当所述间隔距离小于所述避障距离时，以所述避障距离控制所述水下机器人。

在本实施例中，可以启动避障模式，即在确定了障碍物后，机器人在离障碍物的一定范围之外进行移动。在接收到避障模式启动指令时，确定附近是否有障碍物，在确定障碍物的位置时，确定避障模式设置的水下机器人与障碍物之间的避障距离，水下机器人与障碍物之间的距离不能小于避障距离，才能实现避障。根据控制坐标系和控制指令确定水下机器人移动的目标位置，并根据目标位置确定机器人与障碍物之间的间隔距离；当间隔距离大于或等于避障距离时，以控制指令控制水下机器人的移动；当间隔距离小于避障距离时，以避障距离控制水下机器人移动。这样可以保证水下机器人始终在障碍物对应的避障范围外移动，降低操作人员避障和移动水下机器人的难度，提高作业效率。

可选地，参照图3，基于上述任一实施例，在本发明水下机器人的控制方法的另一实施例中，所述步骤S30包括：

步骤S31、根据所述控制指令和所述控制坐标系确定所述水下机器人的目标移动方向；

步骤S32、获取所述水下机器人所在水域的水流方向和水流速度；

步骤S33、根据所述目标移动方向、所述水流方向和所述水流速度确定所述水下机器人的移动方向和驱动功率；

步骤S34、根据所述移动方向和所述驱动功率控制所述水下机器人。

在本实施例中，由于水流存在一定的冲力，会改变水下机器人的移动轨迹，使得水下机器人的实际移动方向并不是操作人员预想的移动路径，使得操作人员对水下机器人的可控性变低，因而在通过控制指令和控制坐标系确定了水下机器人的目标移动方向后，还获取水下机器人所在水域的水流方向和水流速度，并根据水流方向、水流速度和目标移动方向对应的确定能够抵消水流作用，并且能够使机器人的实际移动保持在目标移动方向上，移动方向和驱动功率，其中移动方向是控制机器人的移动方向，驱动功率可以表征水下机器人提供给移动的动力，根据移动方向和驱动功率控制所述水下机器人。

在本实施例的公开方案中，通过获取水流速度和水流方向，计算出能抵消水流作用的移动方向和驱动功率控制机器人移动，使得水下机器人的实际移动方向与操作人员预想的目标移动方向一致，提高操作人员对水下机器人的可控性，降低操作难度，提高作业效率。

可选地，基于上述任一实施例，在本发明水下机器人的控制方法的又一实施例中，步骤S30之前，还包括：

获取所述水下机器人所在水域的水流方向和水流速度；

根据所述控制坐标系、所述水流方向和所述水流速度生成作业环境演示动画；

将所述作业环境演示动画显示于所述控制终端。

在本实施例中，参照图5，获取水下机器人所在水域的水流方向和水流速度，根据当前显示视角相对于被控水下机器人的当前的控制坐标系、水流方向和水流速度生成作业环境演示动画，作业环境演示动画可以表现出水流作用，和水下机器人当前的第一人称控制视角，将作业环境演示动画显示于控制终端，可以将作业环境演示动画重叠显示于当前显示视角对应的显示画面上，使得操作人员可以同时查看该显示画面和作业环境演示动画，了解水流情况，便于操作人员操作时，主动抵消水流作用，更容易达到操作目的，降低操作难度，提高作业效率。

此外，本发明实施例还提出一种水下机器人，所述水下机器人包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的水下机器人的控制程序，所述水下机器人的控制程序被所述处理器执行时实现如上各个实施例所述的水下机器人的控制方法的步骤。

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有水下机器人的控制程序，所述水下机器人的控制程序被处理器执行时实现如上各个实施例所述的水下机器人的控制方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得水下机器人或水下机器人对应的控制终端执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水下机器人的控制方法，其特征在于，所述水下机器人的控制方法包括：

在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位；

根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系，其中，所述控制坐标系的主方向与所述方位一致；

获取所述水下机器人所在水域的水流方向和水流速度；根据所述控制坐标系、所述水流方向和所述水流速度生成作业环境演示动画；将所述作业环境演示动画显示于所述控制终端；

基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人。

2.如权利要求1所述的水下机器人的控制方法，其特征在于，所述将所述作业环境演示动画显示于所述控制终端的步骤包括：

将所述作业环境演示动画重叠显示于当前显示视角对应的显示画面上。

3.如权利要求1所述的水下机器人的控制方法，其特征在于，所述基于接收到的控制指令和所述控制坐标系控制所述水下机器人的步骤包括：

根据所述控制指令和所述控制坐标系确定所述水下机器人的目标移动方向；根据所述目标移动方向、所述水流方向和所述水流速度确定所述水下机器人的移动方向和驱动功率；根据所述移动方向和所述驱动功率控制所述水下机器人。

4.如权利要求1所述的水下机器人的控制方法，其特征在于，所述控制指令至少包括移动控制指令及机身姿态调节控制指令。

5.如权利要求4所述的水下机器人的控制方法，其特征在于，所述控制坐标系上的每个坐标点对应不同的移动控制指令，不同的所述移动控制指令对应的目标移动方向和/或目标移动距离不同，所述控制坐标系包括多条轴线，每条轴线的方向对应一个所述移动控制指令的目标移动方向。

6.如权利要求5所述的水下机器人的控制方法，其特征在于，在确定控制坐标系时，所述根据所述方位确定所述水下机器人当前的控制坐标系的步骤还包括：

将所述控制坐标系的主方向设置为与当前显示视角相对于被控水下机器人的方位一致，以使得当前显示视角对应拍摄视角的轴线作为所述控制坐标系的主方向对应的轴向。

7.如权利要求6所述的水下机器人的控制方法，其特征在于，所述控制坐标系是以采集当前显示视角对应显示画面的摄像头中心为原点的坐标系，所述将所述控制坐标系的主方向设置为与当前显示视角相对于被控水下机器人的方位一致，以使得当前显示视角对应拍摄视角的轴线作为所述控制坐标系的主方向对应的轴向的步骤包括：

当所述控制终端的显示视角对应摄像头从其中一个切换至另一个时，将其中一个摄像头对应的所述控制坐标系切换至另一个摄像头对应的所述控制坐标系；

根据所述控制指令确定对应的轴线作为另一个摄像头对应的所述控制坐标系的主方向。

8.如权利要求1所述的水下机器人的控制方法，其特征在于，所述在控制终端的显示视角发生切换时，确定当前显示视角相对于被控水下机器人的方位的步骤之前还包括：

将所述控制终端的显示屏划分出多个显示区域，并在多个显示区域中确定目标显示区域；

当接收到切换所述目标显示区域的显示画面的指令时，确定切换后的显示画面对应的拍摄视角是否切换，若切换，则对应确定所述显示视角发生切换。

9.一种水下机器人，其特征在于，所述水下机器人包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的水下机器人的控制程序，所述水下机器人的控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的水下机器人的控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有水下机器人的控制程序，所述水下机器人的控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的水下机器人的控制方法的步骤。