一种新型水下机器人的研究与开发

详细介绍了一种全新概念的水下机器人-ARV(Autonomous& Remotely-operated Vehicle).它综合了遥控水下机器人(ROV)和自治水下机器人(AUV)的优点,既可以像AUV一样依靠预设指令进行自主巡航来完成大范围搜索探测任务,又可以像ROV一样,通过水面遥控完成精细作业.ARV最显著的特点是用微细光缆取代了传统的脐带电缆,使水下机器人更具长距离、大深度、实时操作、机动灵活及高可靠性等特点.着重阐述其研究背景、关键技术、实物样机的研制及其发展的重要意义.     

某面向深水网箱作业的水下机器人

为解决目前深水网箱对水下作业机器人的需求问题,以作业型遥控式水下机器人(ROV)与系统需求为出发点,设计一种集成水下运动载体、高清摄像头、作业机械臂及末端执行器的美人鱼形水下机器人,同时要求满足机动驱动灵活,安全高效,信号传输稳定,适用于无人或辅助完成深水网箱作业.     

一种模态切换水下机器人初步设计

介绍一种新型模态切换水下机器人的设计方案,该机器人用模态切换装置实现了浮游与爬行清污作业的自由切换,控制原理简单、活动范围广、功能强大。介绍了机器人的总体设计方案,重点对机器人的模态切换装置和推进系统进行了设计与论证分析。使用有限元计算软件Simulation对模态切换模块进行了强度校核,结果表明设计强度和刚度均满足使用要求。基于计算流体力学软件Fluent,开展MC-ROV水动力性能的初步研究,完成了推进器电机的选型。     

水下机器人在潜艇附近的附加质量及受力情况研究

军用舰艇为了提高探测效率和侦察精度,往往需要配置功能各异的水下机器人。水下机器人隐蔽性好,可以实现不同水深的信号采集等功能。水下机器人和潜艇在相同流体下的动力学特性相互影响,研究其水动力参数对水下机器人控制和优化具有重要的意义。本文针对水下机器人在潜艇附近的附加质量和受力分析,建立两者的流体动力学模型,并在此基础上完成了水下机器人仿真和有限元分析。     

基于PROE的ROV总体平衡设计

ROV是重要的水下作业平台,PROE是机械行业中应用十分广泛的三维设计软件。本文以某水下ROV为例,应用PROE进行水下机器人三维设计,利用PROE得到ROV总体平衡计算所需的数据,完成ROV的总体布置,建立ROV的三维模型。研究结果表明,将PROE软件引入到水下机器人的设计中,不仅可以建立直观的三维模型,还可以提供较为准确的数据资料,提高设计效率。     

基于连续体模型应力评估的水下机器人刚度强化设计

为了提高水下机器人设计和制造的机械强度,提出一种基于连续体模型应力评估的水下机器人刚度强化设计方法。构造水下机器人刚度强化评估的应力学结构模型,分析机器人刚度强化加工的控制约束参量,采用连续体模型应力评估方法进行水下机器人的刚度加工机械设计的荷载力学分析,实现机器人解耦构型的机构耦合度、运动灵巧度、方位特征、构件应力以及屈服强度等参量的解耦运算,得到机器人机械结构优化构型的位置正解,通过应力评估和结构解耦性设计,提高水下机器人的水下抗载荷能力和强度。仿真结果表明,采用该方法进行水下机器人刚度强化设计,机器人的机械弹性载荷较高,水下应力载荷和抗压能力得到提升,对机器人机械设计的构型优选和加工工艺改进具有较好指导价值。     

超短基线系统在ROV水下定位的应用研究

一、概述 在实施水中消防作业、沉船打捞等救捞任务之前,首要的任务是要确切定位水下目标、了解水下情况。对海底失事船艇及其他沉没物的水下定位是一项关键且高难度的作业．水下定位一般是在概位搜索的基础上,利用声纳船及单（双）船拖扫方法并经潜水员水下探摸确定沉船的具体位置。随着水下机器人技术的成熟,利用水下机器人进行水下定位作业也得到越来越广泛的应用。     

海流干扰下水下机器人快速动态响应的控制方法

为清晰掌握水下机器人的响应运动状态,提出海流干扰下水下机器人的快速动态响应控制方法。利用平面坐标系,确定机器人的主体运动方程,完成海流干扰下水下机器人的运动建模。在此基础上,通过计算海流动力混编结果的方式,换算水下机器人的响应控制推力,并确定动态响应边界条件,完成海流干扰下水下机器人快速动态响应控制方法的搭建。对比实验结果表明,与现有技术手段相比,应用新型控制方法后,水下机器人响应运动速度曲线、加速度曲线与理想曲线间的差值明显缩小,整体响应运动状态得到清晰描述。     

水下机器人水动力性能分析与仿真

水下机器人在海洋勘测和军事侦探等领域具有重要作用。本文主要研究水下机器人水动力性能分析和仿真。通过分析静稳定性和动稳定性找出水下机器人处于自适应稳定下的充分必要条件。最后设计了水下机器人稳定仿真平台,通过实验结果表明,水下机器人自适应稳定运动可行。     

基于多传感器采集信息的水下机器人导航系统

设计基于多传感器采集信息的水下机器人导航系统,确保水下机器人能够高效完成水下任务,并改善其导航效果。构建水下机器人导航系统结构,传感器采集模块通过安装于水下机器人上的惯性测量单元、水温水压传感器、GPS传感器、视觉传感器获取其姿态、深度、位置、运动环境信息,数据处理模块调用联合卡尔曼滤波算法实现各种信息的融合后,经通信串口传输至运动控制模块,由主控制器实现水下机器人的运动控制。经以太网通信模块将融合后的数据传输到上位机中,导航模块通过避障算法和路径规划算法实现水下机器人的导航,并呈现导航结果。实验结果表明：该系统可实现多传感器采集信息的融合,融合后速度、位置误差获得有效降低;导航轨迹曲线与实际轨迹基本一致;可实现障碍物避障,并规划出运动轨迹。