一种基于行为的自主/遥控水下机器人共享控制方法

自主/遥控水下机器人(ARV)是一种综合自主水下机器人和遥控水下机器人特点的新型水下机器人,融合ARV自主控制和操作人员遥控的共享控制是ARV控制的关键问题。针对ARV在环境探索任务中和目标观察任务中的共享控制,采用基于行为的控制思想,提出一种基于行为的ARV共享控制方法,包括实现环境探索的遥控行为、自主避障行为、以及实现目标观察的人机协同路径跟踪控制行为,通过设计的基于优先级的行为组织和融合方法,实现了ARV基于设计的行为以"人主机辅"模式执行环境探索继而以"机主人辅"模式执行目标观察过程的有效共享控制。基于构建的水下机器人共享控制仿真环境对设计的共享控制方法进行仿真实验,验证了提出的共享控制方法的有效性。     

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.     

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。     

一种新型小弯曲半径大拉力低损耗微细拖曳光缆

本文结合中国水下装备对于微细拖曳光缆的使用需求,以上海电缆研究所研发的一种高可靠的小弯曲半径大拉力低损耗微细拖曳光缆为例,介绍了光缆的研发过程、工艺要点、试验方法等。     

遥控自治水下机器人控制系统

针对一种新型遥控自治水下机器人ARV原理样机,开发了一套水面水下控制系统,它基于Modbus总线、具有ROV/AUV控制模式自动切换和独立工作能力.该系统包括直航、转向与潜浮三自由度运动控制功能,并搭建了一套由罗盘、陀螺、倾角仪和加速度计组成的小型组合自主导航单元.水池与湖上试验结果表明:ARV控制系统性能可靠,具有很好的鲁棒性与稳定性,能够满足水下机器人在复杂多变环境中的工作要求.     

一种自带能源的观察型ROV控制体系结构

介绍一种自带能源的观察型微细光缆遥控潜水器控制系统的结构和组成.FROV自身携带锂离子电池用于水下系统的供电,同时采用细光缆进行水下、水面系统的通讯.FROV具有水下机动性较好,活动范围较大等特点.     

海洋缆索对水下航行器的动态响应

海洋水下拖曳系统在海洋资源开发的过程中发挥着越来越重要的作用。海洋拖缆与水下拖体之间的作用相互影响、相互耦合。尤其是当水下航行器质量较小时,这种影响不可忽略。拖曳缆索的形态变化将直接影响水下航行器的运行轨迹。通过对缆索动态偏微分方程在时间上和空间上离散化处理,将无法确定缆索单元长度的问题转化为缆索单元可确定问题,并采用有限差分法进行了求解,得到了航行器直航状态下缆索的几何形态图和回转状态时缆索的几何形态图。通过将结果与实验值进行对比分析,发现在误差允许范围内(10%),这说明建立的缆索动态模型对航行器运动状态进行预测是可行的。     

带缆遥控水下机器人水动力数学模型及其回转运动分析

提出了一种新型的带缆水下机器人系统三维水动力数学模型。在该模型中脐带缆的控制方程由脐带缆任一微段中的力的平衡条件导出,在此基础上以该脐带缆的控制方程为核心,通过引入脐带缆与水下机器人连接点的边界条件而建立起整个系统的三维水动力学数学模型。数值模拟中作用在机器人主体上的水动力载荷和旋转导管螺旋桨的控制力在考虑了它们之间的相互影响基础上以计算流体力学方法求出。该模型的主要特点是克服了现有的带缆水下机器人系统水动力数学模型将系统各组成部分割裂处理、缺乏从系统整体理论框架中去观察脐带缆、水下机器人主体和螺旋桨推进器水动力特征的缺陷,从一种综合、整体的观点去观察分析带缆遥控水下机器人的动力状态。水下机器人在导管螺旋桨作用下回转运动的数值模拟结果表明,利用所建立的数学模型可以对带缆水下机器人水动力状态进行有效的数值模拟。     

基于集中质量法的水下拖曳缆索动力响应分析

以水下拖曳缆索系统为研究对象,建立拖曳缆索的集中质量模型,推导了水下拖曳缆索的动力学方程。采用四阶Runge-Kutta数值积分算法,对水下缆索进行非线性动力响应分析。编制了相应的计算机程序,模拟拖曳缆索系统在匀速直航、横向运动、升沉运动、回转运动条件下,缆索的运动姿态及受力情况。数值分析结果与实验对比表明,集中质量模型对缆索在各种边界条件下的运动激励均有较好的适应性。相比基于有限差分法的数值结果,集中质量模型与实验结果吻合更好。     

水下机器人运动控制与仿真的数学模型

本文首先确定了水下机器人六自由度空间运动模型，为了便于在控制与仿真中应用，本文借助matlab平台，将水下机器人的六个自由度的方程转换为矩阵乘形式，然后结合水下机器人的环境仿真，推力器仿真，舵翼仿真，建立了水下机器人六自由度运动记真器。最后用该仿真器进行了运动仿真，仿真结果与海上试验吻合得很好，表明该仿真系统是符合实际的，该仿真系统采用一种普遍实用的数学模，精度较高，适用于任何类型的水下机器人，对研究水下机器人操纵与控制有很大现实意义。     

规则波下载人潜水器-母船布放回收耦合运动试验研究（英文）

The launching and recovery process of a human-occupied vehicle(HOV) faces more complex wave effects than other types of submersible operations. However, due to the nonlinearity between the HOV and its mother ship, difficulties occur in theoretically simulating their coupled motion and hydrodynamics. The coupled motion responses and the load under different regular wave conditions are investigated experimentally in this study. The optimized design of the experimental scheme simulated the launching and recovery process of the mother ship and HOV in regular waves. The attitude sensor performed synchronous real-time measurement of the coupled motion between the mother ship and HOV as well as obtained the load data on the coupled motion under different cable lengths. The results show that models in heading waves mainly lead to the vertical motion of the hoisting point. In beam waves, the transverse and vertical motions of the hoisting point occur in a certain frequency of waves.Under the heading and beam wave conditions, the longer the hoisting cable is, the greater the movement amplitude of the submersible is. Moreover, compared with the condition of the beam waves, the hoisting submersible has less influence on the mother ship under the condition of the heading waves. The findings provide theoretical support for the design optimization of the launching and recovery operation.     

光缆接头器安装工艺的改进

我国光缆线路工程按照平原设计规范安装接头器工艺的改变,在长江重庆通信管理局涪陵处得到了全面的应用,该处经过对接头器安装工艺的改变,在日常生产中保证了光缆线路的光传输特性,减少了光传输特维护资金、人力和物力。     

基于光纤布里渊散射的分布式传感海底电缆在线监测技术研究

针对海底电力电缆出现的故障，提出了采用基于布里渊散射分布式光纤传感器（DOFS）检测电力电缆内部温度及所受外力的方法。在对该技术原理分析的基础上，提出了一种光相干外差检测式BOTDR传感实验系统，通过检测布里渊散射光的频移特性和光强，从而实现了光纤的分布式温度和应变传感，系统简单，测量精度高。通过理论分析和实验证明了该技术能够有效地在线检测电力电缆所受外力和内部温度变化，为海底动力电缆的运行状态实时监测提供一种新技术方法。     

海底光缆制造中的优化

在计算双层铠装海底光缆拉伸强度的基础上，建立了海底光缆结构参数的优化模型，对于海底光缆的设计制造有一定的指导意义。海底光缆铠装钢丝层之间的滑动对于海底光缆的拉伸强度有重要影响，分析这种滑动产生的原因，提出控制滑动的一些方法，并建立相应的结构参数优化模型。     

工期及最优目标

以光缆敷设为例 ,分析阻工现象对工程进度的影响 ,建立有约束条件的最短工期优化模式 ,搜索最优目标。     

基于光纤光栅传感的铁路异物侵限监测系统研究

随着我国铁路建设进入快速发展时期,对铁路安全运输提出了更高的要求,建立铁路异物侵限监测系统显得很有必要。由此提出用光纤布喇格光栅应力传感器替代传统的电类传感器,分析了光纤布喇格光栅应力传感器的工作原理,设计了基于光纤光栅传感的铁路异物侵限监测系统并分析了预警过程。所设计的铁路异物侵限监测系统实现了分布式测量、光缆传输、系统集成、实时监测、在线控制等功能,为列车安全运行提供了可靠保障。     

海缆无源探测数据采集系统的设计

针对海底光缆无源探测技术对数据采集的要求，采用了将TMS320VC5402的多通道缓冲串行口MCBSP配置为通用I／O串口与AD7714进行通信的方式，设计了一种由TMS320VC5402和AD7714组成的数据采集系统，对系统的整体结构、数据采集接口以及软件设计流程做了重要的阐述。     

潜器动力定位的仿生鱼尾推进控制分析

仿生鱼尾推进器是一种高效率、高机动和低噪声的新型水下推进器。以该新型推进器为研究对象，建立仿生鱼尾动力学模型和以仿鱼尾推进的潜器动力定位模型。利用仿真实验得出的数据分析仿生鱼尾摆动频率以及摆动幅度和各关节之间相位差等因素对仿生鱼尾推进性能的影响，采用PID控制算法对仿鱼尾推进的潜器在一维方向的动力定位进行仿真。仿真结果表明，仿生鱼尾推进在潜器的动力定位中可以实现初步的性能要求。