AUV自主收放装置结构及控制系统设计

AUV技术对于提高海洋资源环境的勘测和开采效率具有重要意义。在AUV收放过程中,传统的回收方式是在母船上起吊回收,人为参与完成挂钩任务,这种方式受风浪的影响较大。为了提高AUV的使用保障能力,需要针对AUV的自主收放技术展开研究。基于AUV良好的实时性、连续性及可移动性的特点,本文设计一套AUV自主收放装置,可用于AUV的自动布放及回收。该装置由固定架、控制台、吊机装置、绞车、定滑轮、钢丝绳、收放架等组成。设计各部分的机械结构,并通过系统校核验证结构设计的合理性。同时,设计AUV收放存储装置控制系统,实现对机械液压执行器的精密控制、传感器的数据采集、系统状态参数显示、试验参数调整、工作状态监控和安全报警等功能,能够对控制系统的控制流程进行辅助判断和安全保障。解决了传统AUV收放技术的难题,提高了AUV收放的智能化水平。     

一种水面无人艇拖线阵自主收放系统设计

任务载荷的自主收放是无人船搭载任务载荷完成海洋探测任务的关键,本文设计一种无人船拖线阵自主收放系统,从总体设计、机械结构、液压驱动、自主控制等方面做全面阐述。海上试验证明,该收放系统能够在无人船海上机动时,安全可靠地实现大缆长变直径拖线阵的自主收放、存储、拖曳等功能,在无人干预下可自主实现拖线阵的可靠释放和回收,为我国无人船开展声学探测任务奠定了技术基础。     

全驱动型AUV三维路径跟踪控制系统设计及分析

[目的]为满足全驱动型自主式水下机器人(AUV)水下搜救、回收及海底地貌成像等实际任务需求,研究全驱动型AUV三维路径跟踪控制应用的方法。[方法]阐述自主研发的"探海I型"全驱动型AUV系统组成,研究并建立该AUV推进器、水平面和垂直面控制的数学模型,设计一种新颖的智能积分S面三维路径跟踪控制器,分析设计的控制系统的稳定性,并通过仿真及湖上试验进行验证。[结果]结果表明所开发的AUV运行可靠,设计的控制器能较好地完成三维路径跟踪任务,可满足水下实际任务的需求,[结论]其三维路径跟踪控制器对全驱动型AUV及其他领域的路径跟踪控制应用具有借鉴意义。     

研制船用单臂回转型小艇收放装置的关键技术

由于传统的小艇收放装置性能不能满足高海况下安全收放的需要,使得安全事故频发,所以国际救生设备规则修正案提出了新的要求。根据这些最新要求,采用船舶运动补偿等技术,设计相应的辅助机构,使某型单臂回转型小艇收放装置具有减摆、波浪补偿、减震缓冲等功能,可以保证在四级海况下安全、可靠、快速进行小艇的释放和回收操作。     

AUV控制系统试验平台

随着AUV(自主式潜器)技术的不断发展,对其自主性能的要求越来越高.AUV控制系统试验平台可以实现各种自主控制、动态控制算法及软件的系统集成.文章以能够自主完成地形勘察使命的AUV为研究对象,设计了AUV控制系统试验平台,对AUV控制系统硬件系统和基于行为仲裁的分层递阶软件系统做了较全面的介绍,利用QNX操作系统的多线程和消息传递技术实现了任务协调算法.在半实物试验平台上进行的地形勘察使命仿真结果验证了控制系统试验平台硬件结构合理,算法及软件集成可实现.     

自主水下航行器内部通讯总线设计

设计了基于CAN、RS422/232通信协议的AUV内部通讯总线系统,系统使用的中央控制单元通信板具有模块化、可配置性强等特点,满足AUV系统对其内部通讯总线的开放性要求;自主水下航行器由若干个执行机构组成,对应于不同的CAN总线节点,用CAN总线构成分布式控制系统取代集中式控制系统,从而实现实时通信,试验结果表明,该总线结构可使AUV系统的通信电缆得到有效精简,并使AUV系统获得较好的通信性能。     

无人水面艇收放技术发展趋势探讨

无人水面艇(USV)是当前无人系统研究的热点领域之一,由于USV收放技术涉及到回收引导、对接、挂脱钩等难点而成为目前的前沿研究课题。通过收集整理国内外现有及在研USV的收放技术要点,归纳出USV收放操作过程通常采用吊放式、艉滑道式、坞舱式3种收放装置。在此基础上,从设备配置、空间需求、波浪影响、母船航速、适应海况、操作情况和收放耗时等方面,分别对上述3种USV收放技术进行对比分析,得出艉滑道式收放技术更适合于USV收放需要的结论。同时,指出当前USV及其收放装置在实现自主收放时需要开展的实用化研究方向,期望能对USV及其收放技术的发展起到一定的指导作用。     

浅谈大型AUV的布放回收

本文结合自主式无缆潜航器(AUV)在深远海搜寻救助领域的应用,以"南海救102"号船为例,介绍了AUV的布放回收系统,通过对布放回收系统的组成、结构和功能分析,以及应用过程中出现问题,为大型AUV布放回收系统的使用、维护和保养等提出建议,同时也可以为今后AUV布放回收系统的设计作为参考。     

深水AUV安全系统的设计与实现

安全性是AUV(Autonomous Underwater Vehicle)系统研究的重要内容。为解决传统设计只能对预先估计和实时监测故障作出反应等问题,依托实体深水AUV,设计出一套新的安全系统,构建主控单元和应急模块的安全冗余结构。主控单元选用基于PC/104总线的工控机设计,应急模块采用C8051F410设计。大量模拟故障仿真实验和AUV实际下水实验表明,该安全系统不仅扩大了故障或危险的应对范围,而且将各应急情况下AUV的抛载执行率提高至100%,可有效保障AUV系统的安全。     

尾滑道式船载小艇收放系统的研发及应用

尾滑道式小艇收放是国内的一种新型船载小艇收放技术,与传统小艇收放方式相比,具有收放艇快速、安全、可在较高海情下操作等明显优势.文章介绍了国内首创的尾滑道式船载小艇收放系统的设计、试验、使用特点和广泛应用前景.     

一种新型无人艇(器)快速收放系统的方案设计

本文对载人/无人艇(器)收放装置的国内外研究开发现状进行分析,探讨收放装置的技术发展要求。根据设备使用通用性、快速反应能力、高海况适应性及执行任务多样化等要求,提出一种基于尾升降平台的无人艇(器)快速收放系统的方案设计,给出关键功能模块的设计要求与思路,开展收放作业流程演示,并完成技术可行性分析,为该系统的详细设计奠定了技术基础。     

AUV导航-规划-控制技术研究

AUV导航、规划和控制技术是实现其自主航行和作业的核心内容和关键环节。本文从硬件组成、算法对比角度归纳分析AUV导航技术的发展,从传统算法、智能算法角度归纳分析AUV避障规划技术的发展,从控制算法、控制分配策略角度归纳分析AUV控制技术的发展。最后,对AUV自主航行技术的未来发展趋势和挑战进行了展望。     

水下机器人动态对接中的碰撞与稳定控制

为更好地支持多类型水下机器人（AUV）的功能协同工作,进一步提高AUV的综合作业能力,本文针对喇叭口引导式回收坞站动态入坞过程中的碰撞问题,开展水下机器人动态对接技术研究。首先进行AUV的水下受力状况和碰撞相关参数的分析,在此基础上建立AUV入坞碰撞的物理模型,结合Adams/Matlab联合仿真技术,得到碰撞过程中的最大碰撞力,提高了仿真模型的实用性。同时,为解决动态入坞碰撞过程中AUV与移动坞站姿态变化较大的问题,本文设计一套AUV动态入坞的过程控制系统。仿真实验结果可知,该控制系统能够对AUV进行实时姿态调整,实现AUV在复杂场景下的动态回收任务,减少回收对接工作所需要的时间,更好地支持AUV的水下协同工作。     

智能自主式水下航行器技术发展研究

自主式水下航行器(AUV)具有自主性、隐蔽性、环境适应性、可部署性和高效费比等优点,被广泛应用于民用、军用和商用等领域.智能化是目前AUV技术的研究热点,智能AUV具有更先进的"智能"技术,能够极大地拓展海上无人装备的任务范围,提高作业能力.结合典型智能AUV设备,对近年来智能AUV的发展现状进行阐述,对智能AUV的关...     

水下拖曳体自主布放回收装置设计与研究

为了保证搭载于水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle)的水下拖曳体(Underwater Towed Vehicle)能够正常工作,并且能够自主布放和回收水下拖曳体,设计了一种基于无人水面艇的水下拖曳体自主布放回收装置。该装置主要包括绞车、液压系统、滑台、滑轨、起升架以及其他辅助机构,通过液压驱动绞车实现缆绳的收放,通过液压缸驱动起升架、滑轨和滑台实现3级布放回收。整套装置采用液压驱动,滑道式布放回收,该自主布放回收装置可靠性高,占用甲板空间小,满足无人条件下作业,提高了工作效率,工程应用价值高。     

水下拖曳体自主布放回收装置设计与研究

为了保证搭载于水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle)的水下拖曳体(Underwater Towed Vehicle)能够正常工作,并且能够自主布放和回收水下拖曳体,设计了一种基于无人水面艇的水下拖曳体自主布放回收装置。该装置主要包括绞车、液压系统、滑台、滑轨、起升架以及其他辅助机构,通过液压驱动绞车实现缆绳的收放,通过液压缸驱动起升架、滑轨和滑台实现3级布放回收。整套装置采用液压驱动,滑道式布放回收,该自主布放回收装置可靠性高,占用甲板空间小,满足无人条件下作业,提高了工作效率,工程应用价值高。     

带波浪补偿功能小艇收放装置仿真综合试验系统研究

一种带波浪补偿功能的小艇收放装置能在4级海况下安全收放小艇.为了对该小艇收放装置进行全面性能试验,设计了一套小艇收放装置的综合试验系统.系统由基于并联机构的三自由度液压试验台、波浪模拟装置等组成,能在工厂内模拟母船和小艇在各级海况下的运动,从而可以在仿真环境下对小艇收放装置的静态和动态性能进行全面的试验,准确获得小艇在真实海况下性能数据,检验小艇收放装置的性能是否符合设计要求.文章详细介绍了仿真试验系统方案设计、液压试验台和波浪模拟装置设计.     

特殊环境下自动收放系统的设计

文章介绍一种利用机电一体化技术、PLC技术、组态软件技术设计的可应用于特殊环境下的通用型卷扬机自动收放系统。该系统运用变频电机作动力源，驱动机械装置实现缆绳收放，实现卷扬机在特殊环境下的自动运行和故障应急处理。     

AUV水下对接装置的实现及试验

为实现自主式水下机器人(AUV)在水下进行能源补充,设计一种针对重型AUV的水下对接装置,采用直接接触充电方式,通过液压系统驱动首部推行机构、限位夹紧机构和水下插拔机构完成对接动作,模块程度高、充电效率高、数据传输能力强。其中AUV自身携带三角槽,通过定位销对三角槽的切向力以及轴向限位实现AUV六自由度姿态的校正,简单有效,而且降低了AUV入坞时的姿态要求。水池试验结果表明,该对接装置可稳定有效地调整AUV姿态,实现水下有线大功率充电,对接成功率高,工程应用价值高。     

滑道式救助艇收放装置液压系统设计与分析

介绍滑道式救助艇收放装置液压系统的设计与实现。文中所设计的收放装置液压系统具有以船电为动力的正常收放和母船失电后的手动施放两种功能。通过对艉门负载特性以及手动施放液压回路的性能分析可知,所设计的收放装置液压系统能够满足2009年9月新版的《船舶与海上设施法定检验规则》的规定,且具有功能齐全、放艇快捷及安全可靠等特点。