NOKOV（度量）动作捕捉系统应用于船舶、海洋工程研究方向（下）----水下机器人
作为一种高精度定位测量系统，光学动作捕捉系统应用场景除船舶、海洋结构物及渔业外，还包括针对各种水下机器人的相关研究。
水下机器人多样化应用场景
动作捕捉系统可广泛用于水下机器人开发验证，获取机器人的位置信息和运动姿态。对于多水下机器人协同控制，动作捕捉系统可作为室内实验室环境定位方案，为机器人提供自身及其他机器人位置信息。
1）水下仿生蛇形机器人算法验证
由于蛇形机器人具有多关节、超冗余自由度的特点，以及水环境高度复杂非线性化的物理特性，通过常规途径在试验中观察机器人的运动，获取运动的参数以及通过实验来优化机器人的控制策略有一定的难度。采用三维运动捕捉系统可以精确地捕捉水下蛇形机器人运动及关节姿态。与关节传感器数据转换得到的关节姿态对比，验证传感器数据融合及姿态估计算法的准确性。
2）搭载机械臂的遥控水下机器人
开发适用于小型遥控水下机器人（ROV）的机械臂时，需要考虑不同运动状态下（前向、侧向）机械臂姿态（垂直、横向）对水下遥控机器人自身姿态的影响，机器人是否能保持稳定。水下动作捕捉系统通过捕捉固定在遥控水下机器人上的标志点，计算得到机器人的横摇、纵摇、艏摇等数据，精度高于多数惯性传感器。
3）水下多足机器人步态分析
水下六足机器人，通过反复频繁地推动其脚部，无需借助摄像头或激光，即可在黑暗而浑浊的海底周围摸索，可以用于深海采矿和收集海床塑料垃圾，拥有巨大的发展前景。机器人开发阶段，利用三维动作捕捉系统，可以实时获取机器人的动力学参数，在线进行分析和步态规划，然后将规划好的步态传送给机器人的控制系统，控制系统控制伺服电机驱动机器人运动，实时矫正姿态。
4）仿生波状鳍机器鱼运动捕捉
仿生波状鳍机器鱼利用两侧的伺服辅助硅胶鳍片进行波动推进，不会像高速旋转的螺旋桨伤害海洋生物，而且利用大面积的波状鳍可以构建能量生成系统，利用水流为机器鱼充电。实验阶段，可以利用动作捕捉系统捕捉布置在仿生波状鳍机器鱼鳍片及本体上的标志点，获取其运动学参数，用于分析摆动幅度、摆动频率以及水流速度对水动力学性能的影响。
5）水下航行器编队运动
多无缆水下机器人（AUV）编队观测获取的同时刻不同点的环境数据可极大提高海洋环境模型的精度。水下机器人编队系统研究的关键是机群内个体的协调与协作。水下机器人编队的协同控制主要体现在对多个水下机器人进行整体编队和轨迹规划，要求机器人按照设定的编队模式和轨迹完成海洋任务，而协作控制需要高精度的导航定位系统，获取自身及其他航行器的位置信息。在进行实验室环境下模型试验时，动作捕捉系统可以作为水下定位系统，同时提供多刚体的高精度位置信息，用于编队运动规划研究。
NOKOV度量动作捕捉系统应用于高精度定位仿生机器鱼
在水下机器人这一重要应用方向，NOKOV度量动作捕捉与南开大学人工智能学院展开深度合作，为其进行相关研究提供高精度定位数据。
南开大学人工智能学院多仿生机器鱼群体行为研究
NOKOV度量科技工程师在15米*5米的空间内，架设了16个Mars 2H动作捕捉镜头，捕捉区域除小型水池外，还包括桌面区域（小型无人车E-puck）、地面区域（智能佳移动机器人）。各个仿生机器鱼上放置不同排布形式的反光标志点，用于区分机器鱼个体的ID。通过捕捉机器鱼上反光标志点，得到标志点的三维坐标，利用SDK向外实时广播。单个机器人可以接收到本体及邻近移动机器人位置信息，坐标信息精度达到亚毫米级。
多种类多应用形式的水下机器人相关研究一直是科研领域的一个重要方向，NOKOV度量动作捕捉未来也将不断拓展水下场景应用范围，为更多相关研究提供高精度动作捕捉数据。
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发布于 09-28