基于广义最小二乘法的ROV水下机器人模型在线参数辨识

以水下机器人俯仰操纵响应模型为研究对象,并由小型特种水下机器人实时采集纵向变电机速度、前推电机1速度、前进电机2速度、侧推电机速度和俯仰角等试验数据,通过对这些试验数据进行分析,采用基于ARX模型的广义最小二乘法对一种变桨机构的ROV水下机器人运动模型进行在线辨识建模.将水下机器人航向角实时预报结果与试验数据进行比较,结果表明,辨识得到的水下机器人运动模型具有良好的泛化性能,可为后续ROV水下机器人的航向控制器优化提供参考.     

鱼雷形水下机器人水动力试验研究

水下机器人的水动力参数是建立其空间运动数学模型的重要基础,文章对某鱼雷外形的水下机器人,在循环水槽进行了模型水动力试验,得到水下机器人阻力曲线、绘制出了水平斜航和垂直斜航受力随攻角和漂角变化的曲线并将其回归成与漂角或攻角相关的表达式,得到了与操纵性能相关的主要水动力系数,在此基础上对水下机器人的运动稳定性进行了分析,研究结果表明水下机器人能够满足运动稳定性的要求,同时试验得到的水动力参数为水下机器人的操纵性分析及运动控制提供依据.     

高速无舵翼水下机器人运动控制研究

通过改进传统水下机器人体系结构中的执行层、控制层和感知层,提出了无舵翼水下机器人的运动控制系统,使得水下机器人的运动控制系统在保持原有精确定位的功能外,也能完成远距离高速航行等任务.具体的改变包括执行层中的推进器布置方式以及推力分配方案、控制层中的控制方法以及在感知层中加入局部目标规划器,这些改变解决了高速航行给无舵翼水下机器人带来的一系列问题.海上进行的对比试验和远距离长航试验,验证了无舵翼水下机器人在所提出的运动控制系统控制下是可以满足任务要求的.     

微型开架式水下机器人水动力系数测定

水下机器人水动力系数的准确测定,是对机器人运动进行仿真和控制的前提。以形状复杂的开架式有缆水下机器人(ROV)作为研究对象,通过一系列水动力试验,计算出适用于开架式水下机器人模型的几个重要的实时水动力系数,为自主遥控水下机器人(ARV)的运动仿真提供了数据支撑,进而为ARV的控制奠定了基础。     

船舶螺旋桨水下清洗机器人推进器驱动 及关键部件状态监测研究

针对船舶螺旋桨水下清洗问题,设计一种由水下机器人、机械手、空化射流系统集成的水下清洗机器人系统,重点研究了水下机器人推进器驱动及关键部件状态监测.针对水下机器人推进器驱动过程中,模拟电压-脉冲宽度调制信号转换模块与脉冲宽度调制驱动器两者功率不匹配的问题,提出一种模拟驱动器和脉冲宽度调制驱动器结合的混合驱动电路.针对推进器运行状态监测过程中,上位机控制界面显示的推进器电流信号,含有较大随机噪声干扰的问题,提出一种七点平滑小波降噪方法.针对水下机器人密封舱漏水状态监测过程中,漏水检测电路存在误报的问题,设计一种下拉电阻接地电路.通过陆上试验和水池试验对文中设计的推进器驱动电路、推进器电流降噪方法、漏水检测电路以及水下清洗机器人系统的有效性进行了验证.     

基于目标规划的水下机器人模糊神经网络控制

针对水下机器人运动的精确控制问题,依据模糊逻辑和神经网络理论,提出了一种基于目标规划的模糊神经网络控制方法。根据水下机器人的运动特性构造了模糊神经网络的结构,并推导了网络权值学习的反传算法,最后以水下综合探测机器人为研究对象进行了试验研究。试验研究的结果表明,该方法结合了传统模糊控制和神经网络控制的优点,大大地提高了系统响应速度和控制精度,并且对模型的不确定性有较强的鲁棒性,能够实现水下机器人运动的精确控制,具有较高的理论和实用价值。     

“海筝Ⅱ型”遥控自治水下机器人的运动控制研究

论文以＂海筝Ⅱ型＂遥控自治水下机器人为研究对象,简要介绍了该型水下机器人的总体性能和运动模型,着重对其运动控制展开研究。利用模糊PID算法来实现该型水下机器人的运动控制。并通过仿真和一系列的试验来验证其控制性能。     

水下机器人

日本港湾研究所不久前研制成功一种水下机器人,可以代替人在危险区域进行潜水,在深水处进行水下工程建设。该水下机器人已在日本港湾一些30米以上的水深处进行了现场试验,现已获得圆满成功。它能在一定范围内进行水下独立操作作业。该研究所打算在该水下机器人的基础上,制造一种速度更敏捷、重量更轻、造价更便宜的实用水下     

水下捕捞机器人的研究现状与发展

本文介绍了国内外水下机器人研究现状和研究技术。基于现有水下机器人的技术水平和水下捕捞的具体环境,讨论了水下捕捞机器人机、电、流体、智能识别等关键技术,并对比了各项技术之间的优缺点。展望了未来水下捕捞机器人的发展趋势。     

新型消防用水下搜救机器人研发设计

介绍了一种消防用水下搜救机器人的设计,该水下机器人具有价格低廉、功能齐全、实用可靠和操作简便的特点,可完成水下多自由度方向运动、水下定位,不同目标的可视化探测和成像识别等作业。本文完成了消防用水下机器人的总布置设计,设计了电子舱的结构并对其进行了强度校核,评估了机器人水下稳定性,设计和论证了机器人的推进系统。     

ROV attitude control based on multi-motor cooperative propulsion北大核心CSCD

[目的]为了提高遥控水下航行器(ROV)在复杂水下环境中的姿态控制性能,开展多电机协同推进的ROV姿态控制研究。[方法]首先,针对多电机系统的结构和算法,分别提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合结构和一种新型非奇异终端滑模控制(SMC)算法,并设计一种新颖的基于多电机协同推进的ROV姿态控制方法;然后,建立ROV的运动学和动力学模型,开展推进器组推力建模分析、解耦简化ROV动力学模型研究;最后,设计一种ROV滑模姿态控制器。[结果]仿真结果表明,所提的结构和算法可提高多电机系统的抗干扰性、同步性和快速响应能力,进而提高ROV姿态控制系统的稳定性与鲁棒性。[结论]所提方法可为ROV姿态控制提供一种新的可用方案。     

无模型自适应控制算法在ROV定深控制中的仿真

将无模型自适应控制方法应用于ROV(Remote Operated Vehicle)定深控制当中。该控制方案的设计仅利用ROV的垂向推力输入数据和深度输出数据，用动态线性化时变模型替代ROV非线性系统模型，算法中不包含ROV模型及水动力参数信息。因此，解决了ROV因系统复杂，水动力参数难以确定所导致的控制器设计复杂度高，控制效果不理想的问题。为了便于仿真，本文建立含有补偿参数的ROV简化模型，模型仅用于产生系统的I/O数据，不参与控制器的设计。仿真结果表明，在ROV定深控制当中，无模型自适应控制(Model-free adaptive control，MFAC)比PID控制具有更强的抗扰能力。此外，在欠阻尼ROV系统中，基于偏格式动态线性化的无模型自适应控制(partial form dynamic linearization based Model-free adaptive control，PFDL-MFAC)方案相比于基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制(compact form dynamic linearization based Model-free adaptive control，CFDL-MFAC)方案具有更好的控制效果。     

"海马"号无人遥控潜水器

本文介绍了自主研发、国产化率90%、工作深度达4500 m的"海马"号无人遥控潜水器.首先介绍ROV作业系统构成,描述ROV总体设计,提出核心框架的设计理念,对ROV的电子控制系统进行说明和分析.最后,重点介绍自主研发的ROV控制系统软件,并对该软件的特点进行阐述.自主研发的深海作业型ROV"海马"号,实现关键技术国产化,在海洋科学研究、海底资源调查、水下油气工程、深海救助打捞以及水下军事领域等方面具有重要的价值和战略意义.     

开架式ROV动力匹配稳态与动态设计方法

本文针对开架式ROV的设计,提出一种将稳态匹配与动态匹配相结合的动力匹配研究方法。首先根据所设计的ROV,运用Fluent软件对其进行水阻力仿真,得出ROV在不同航速下的阻力,其次对螺旋桨进行特性分析,进而对比螺旋桨不同参数对推力和阻力匹配的影响,同时考虑螺旋桨功率与电机功率匹配,完成ROV的稳态匹配。最后加入动态分析得到最终的动力匹配,并证明其具有较好的运动稳定性以及机动性。     

复杂形体远程操控水下运载器水动力阻尼模型建模和检验(英文)

In this paper,numerical modeling and model testing of a complex-shaped remotely-operated vehicle(ROV) were shown.The paper emphasized the systematic modeling of hydrodynamic damping using the computational fluid dynamic software ANSYS-CFXTM on the complex-shaped ROV,a practice that is not commonly applied.For initial design and prototype testing during the developmental stage,small-scale testing using a free-decaying experiment was used to verify the theoretical models obtained from ANSYS-CFXTM.Simulation results are shown to coincide with the experimental tests.The proposed method could determine the hydrodynamic damping coefficients of the ROV.     

基于参数扰动模型的遥控潜水器滑模控制方法

[目的]遥控潜水器(ROV)的运动控制易受到环境和模型参数不确定性因素的影响,难以达到预期控制效果,针对此情况,提出一种基于参数扰动模型的ROV滑模控制方法。[方法]以标准ROV模型为基础,将环境干扰与模型自身参数的不确定性作为模型扰动参数,建立带参数扰动的ROV模型,并对模型进行解耦得到深度方向的控制模型,基于带参数扰动的模型完成定深运动滑模控制器设计,开展仿真试验验证。[结果]结果表明,基于参数扰动ROV模型的滑模控制器能够对ROV进行稳定、高效的定深控制,并且该控制方法可以改善外干扰和模型参数不确定性带来的影响。[结论]该控制器设计方法可为解决ROV控制过程中受到的环境与模型不确定性问题提供一种解决方案。     

用于海底ROV在强流干扰下的一种自适应防走滑装置（英文）

This paper proposed a new concept of an adaptable multi-legged skid design for retro-fitting to a remotely-operated vehicle(ROV) during high tidal current underwater pipeline inspection. The sole reliance on propeller-driven propulsion for ROV is replaced with a proposed low cost biomimetic solution in the form of an attachable hexapod walking skid. The advantage of this adaptable walking skid is the high stability in positioning and endurances to strong current on the seabed environment. The computer simulation flow studies using Solidworks Flow Simulation shown that the skid attachment in different compensation postures caused at least four times increase in overall drag, and negative lift forces on the seabed ROV to achieve a better maneuvering and station keeping under the high current condition(from 0.5 m/s to 5.0 m/s). A graphical user interface is designed to interact with the user during robot-in-the-loop testing and kinematics simulation in the pool.     

An adaptable walking-skid for seabed ROV under strong current disturbance

This paper proposed a new concept of an adaptable multi-legged skid design for retro-fitting to a remotely-operated vehicle （ROV） during high tidal current underwater pipeline inspection. The sole reliance on propeller-driven propulsion for ROV is replaced with a proposed low cost biomimetic solution in the form of an attachable hexapod walking skid. The advantage of this adaptable walking skid is the high stability in positioning and endurances to strong current on the seabed environment. The computer simulation flow studies using Solidworks Flow Simulation shown that the skid attachment in different compensation postures caused at least four times increase in overall drag, and negative lift forces on the seabed ROV to achieve a better maneuvering and station keeping under the high current condition （from 0.5 m/s to 5.0 m/s）. A graphical user interface is designed to interact with the user during robot-in-the-loop testing and kinematics simulation in the pool.     

一种模态切换水下机器人设计与模型实验研究

针对现有水下机器人模态(航态)单一的不足,完成了一种新型开架式模态切换水下机器人(MC-ROV)的总体设计方案,提出了ROV浮游与爬行模态切换方法,可实现浮游与爬行清污作业的自由切换,完成了ROV样机的装配,并进行了陆上系统测试、水密性测试、整体平衡实验。在此基础上开展了下水试航实验,实现了视频捕获、直航、回转、潜浮等功能,完成了推进系统的推力测试,测试数据为进一步开展MC-ROV操控性能的研究提供了理论参考和试验数据。     

搭载于ROV的深海半自动沉积物保压取样器设计

随着ROV（ Remotely Operated Vehicles）在大洋科考活动中应用越来越成熟,为了运用ROV取得更丰富的样品,需要针对ROV的特点研发专用的取样工具。考虑ROV搭载的可行性和深海沉积物样本的采集及保存需要保持取样原点压力的需求,设计一套ROV可以搭载使用的深海半自动沉积物保压取样器,研究其深海半自动密封、体积置换及压力损失补偿技术3项基本技术,并对以上技术进行计算分析和实验验证,结果表明该技术方案具有较好的原位保压能力。