基于Labview的PID算法在小型水下机器人中的应用

主要讨论基于图形化编程语言(Labview)的PID控制算法在小型水下机器人中的应用.利用PID算法对小型水下机器人的航向角和深度进行控制,从而提高其稳定性.实验表明,通过PID算法对机器人运动的控制,能实现水下机器人对目标进行锁定观测.通过本文的控制方案,不但简化了控制系统,同时也大大改善了小型水下机器人的工作性能,从而使其能适应较复杂的工作环境.     

实时声呐检测技术在水下软体排铺设质量检测中的应用

为解决长江下游感潮河段涨落潮水位变化大、水流动力条件复杂、水下护底软体排铺设质量检测难的问题。在长江南京以下12.5 m深水航道二期工程口岸直I标段中,应用并实施了实时声呐检测技术对水下护底软体排检测的方案,实施过程中控制了软体排整体铺设质量,满足了工程需要。     

软体操作机器人概述

随着制造业和服务业的智能化发展,机器人走出"围栏"并日益应用于餐饮服务、医疗康复、汽车与船舶等行业人机协作场合。相比传统"硬质"机器人,软体机器人具有柔顺性、安全性和非结构化环境适应性好的优点,可实现机器人、环境和人之间的共融。针对上述情况,文章介绍了软体机器人的发展背景,对软体机械手和机械臂的国内外研究现状进行了概述,提炼了软体操作机器人研发需攻克的变刚度、检测、建模与控制方法等关键技术,并指出软体操作机器人将不断向新材料、一体化、重载化和高精度等方向发展。分析表明,当前软体操作机器人存在建模难度大、末端输出力小、精度低或响应慢等缺点,难以实现其末端位姿与操作力的快速精确控制。因此,开展高精度与大负载的新型高集成度软体操作机器人的研究,对于拓宽机器人应用领域与促进人机共融具有重要意义。     

基于Labview的PID算法在小型水下机器人中的应用

主要讨论基于图形化编程语言（Labview）的PID控制算法在小型水下机器人中的应用。利用PID算法对小型水下机器人的航向角和深度进行控制，从而提高其稳定性。实验表明，通过PID算法对机器人运动的控制，能实现水下机器人对目标进行锁定观测。通过本文的控制方案，不但简化了控制系统，同时也大大改善了小型水下机器人的工作性能，从而使其能适应较复杂的工作环境。     

水下软体排铺设质量检测技术对比

为解决潮汐河段涨落潮水位变化大、水流动力条件复杂、水下护底软体排铺设质量检测难的问题,在长江南京以下12.5 m深水航道一期工程白茆沙整治工程中,制定并实施了由浮标倒垂法、水下探摸、旁扫声纳、超短基线等多种水下护底软体排检测技术组成的检测方案,控制软体排整体铺设质量,满足了工程需要     

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.     

长江航道整治深水区超长软体排铺设施工质量控制技术

针对软体排铺设受力复杂的问题,进行理论分析,得到了较为简便有效的软体排受力计算方法。结合长江南京以下12.5 m仪征水道整治工程特点,优化了船机设备性能,改进了复杂水流条件下深水区超长软体排铺设施工质量控制技术,提高了软体排水下定位、宽度搭接等精度和施工工效。     

艇体及对接装置的仿真数学模型研究

提出一种用于艇体水下对接的仿真数学模型,分析了水下潜艇与艇体对接装置受到的水流阻力与深水压力,并确定出机械臂旋转的自由度与空间运动距离;构建出数学模型与对接装置的运动方程,求解对接装置中心坐标的空间运动矩阵,与机械臂运动的最优路径,实现水下对接装置与艇体的精确对接。仿真结果表明:本文提出的数学控制模型所确定的机械臂运动角度、距离与理论值重叠度很高,控制误差相对于传统水下对接装置优势明显。     

混合驱动水下滑翔机自噪声测量及分析

[目的]混合驱动水下滑翔机是一种融合了传统自主式无人潜航器(AUV)和水下滑翔机(AUG)驱动方式的新型水下航行器。为研究混合驱动水下滑翔机自噪声的噪声源分布及基本特征,[方法]首先进行自噪声采集系统的设计与研制,并在消声水池中进行噪声分析实验。以2016年8月南海某海域1 000 m深度范围内的观测数据为研究对象,通过分步运转法,得到实航下滑翔机平台不同工作状态下的自噪声数据。[结果]试验分析与研究结果表明,设计和研制的自噪声采集系统工作稳定,在滑翔工作模式下水下滑翔机的机械噪声对自噪声的贡献最大,500 Hz以上的高频段时自噪声与浮力调节单元工作密切相关,在1 kHz达到峰值。[结论]所得结论对水下滑翔机减振降噪措施的实施和性能的改进可提供一些指导。     

多波束检测技术在长江深水航道和畅洲整治工程中的应用

针对长江南京以下12.5 m深水航道二期工程和畅洲标段深水、大流速工况下软体排检测、深水潜堤断面控制难题,进行多种水下检测方法的对比研究,首次将Sonic2024多波束检测技术应用于水下整治建筑物施工中软体排、深水袋装砂及水下抛石控制,通过测量得到高精度水下建筑物图像、位置和高程数据,实现了水下隐蔽工程可视化与定量化分析,起到较好的指导施工的作用。     

水下跟踪定位用接近觉传感器研究

针对水下机器人及机械手的作业特点,提出了新的目标定位跟踪方式,并根据此理论研制了新型水下跟踪定位用接近觉传感器.利用超声水下传播、反射的性质,以MSP430为控制器、配以收发一体化的探头阵列及控制电路,实现了水下目标的高精度定位与实时跟踪.实验表明,研究设计的传感器具有体积小、功耗低、实时性好等特点,适用于水下各型作业工具.     

蠕动爬行攻泥机构转向工作特性的有限元分析

针对用于沉船打捞的水下攻泥机器人蠕动爬行攻泥机构的结构与工作机理，建立了适当的有限元计算模型，进而通过弹塑性有限元计算，模拟了攻泥机构处于土中不同深度的工作情况，建立了攻泥机构前进位移V和转向角θ之间关系的通用公式。通过它可以实现对攻泥机构前进路线的规划与自动控制。     

五自由度水下摄像机械手技术方案与虚拟样机设计研究

水下摄像机械手是进行水下复杂环境视频采集的理想工具。根据目前水下作业的使用需求,结合现有载人潜水器的技术特点,研究了水下摄像专用机械手的总体架构、机械原理、动力配置等关键技术指标,提出了水下摄像机械手初步方案,并用商用设计软件进行了虚拟仿真设计研究。结果表明,技术方案切实可行,为水下摄像机械手的工程化应用奠定了坚实的技术基础。     

便携式水下机器人设计

出于对近海海洋探索的目的,本文应用了上次研究[1]的水下ROV空间姿态控制系统设计了一种便携式水下机器人。该水下机器人系统硬件部分主要由电源模块、无刷电调、遥控部分以及姿态传感器模块组成,软件控制以及相关数据处理由一块ARM-M3内核的处理器完成,编译软件使用Kile。水下机器人结构采用3D打印机制作,材料选用PLA。遥控通讯采用CAN总线协议。水下机器人经过实际调试可以达到相关技术要求,下潜深度100 M,能实现简单的水下作业要求。     

水下软刚臂单点系泊研究

针对渤海浅水边际油田开采工程,提出一种可调节系泊臂铰接点高度的水下软刚臂(YOKE)单点系泊方案,无水上系泊塔,将军柱在水下,可根据作业水深调节系泊臂与船艏系泊支架的铰接点,能反复利用。水动力分析、数值计算和模型试验结果显示:数值计算和模型试验数据接近,系泊力和纵荡的误差在合理范围内,表明系泊方案计算合理。     

Optical fiber based slide tactile sensor for underwater robots

In the underwater environment, many visual sensors don’t work, and many sensors which work well for robots working in space or on land can not be used underwater. Therefore, an optical fiber slide tactile sensor was designed based on the inner modulation mechanism of optical fibers. The principles and structure of the sensor are explained in detail. Its static and dynamic characteristics were analyzed theoretically and then simulated. A dynamic characteristic model was built and the simulation made using the GA based neural network. In order to improve sensor response, the recognition model of the sensor was designed based on the ‘inverse solution’ principle of neural networks, increasing the control precision and the sensitivity of the manipulator.     

水下船体表面清刷作业机器人的控制系统

水下船体表面清刷作业机器人是一种新型的用于水下特种作业的机器人。作者从电机驱动、姿态检测、自主控制等几个方面进行了机器人控制系统的硬件及软件设计，实验结果表明控制系统性能达到了设计要求。     

基于改进GA优化的水下机器人航向鲁棒控制

基于某型号水下机器人水平面线性化模型,针对水下机器人系统存在的多种不确定因素,工作环境复杂多变的问题,采用混合灵敏度法设计水下机器人航向鲁棒控制器。在设计中,通过罚函数小生境遗传适应度值作为桥梁建立起遗传寻优与混合灵敏度参数之间的关系,构成多目标优化问题寻优加权函数。实验结果表明,所用方法可在保证系统较强鲁棒性的同时,又能兼顾时域指标和混合灵敏度加权函数频域要求,获得综合性能指标最优的鲁棒控制器,控制效果较好。     

设计参数对水下机械手控制机构性能的影响

为研究设计参数对水下机械手的控制及操作性能的影响，以水下液压机械手单关节执行机构为研究对象，确定了下机械手的初始参数；基于流量连续性方程及力平衡方程，建立活塞输出位移对阀输入位移的传递函数以及负载力扰动的传递函数，并以速度放大系数，液压固有频率及液压阻尼比作为水下机械手控制机构的性能指标，详细分析各设计参数对水下液压机械手控制机构性能的影响。研究表明：减小控制阀的位移，增大弹性模量，减小控制阀两端的压差，可以改善控制机构的响应速度和稳定性，提高机械手的控制和操作性能。     

无人水下航行器控制系统CAN总线通信设计与仿真研究

由于水下环境的复杂性及无人水下航行器自身特点,对其实施实时高效控制需处理大量数据。文章采用CAN总线对UUV控制系统通信网络进行设计和分析,讨论了CAN总线网络数据帧在系统中的具体应用设计和传输参数设置,并使用CANoe仿真软件对所设计的UUV控制系统CAN网络进行了仿真,通过仿真验证了UUV控制系统CAN网络通信设计的正确性。该方法应用于UUV控制系统通信网络设计,将有效提高UUV系统控制性能和特征模拟性能。