水下结构检测与作业型ROV(一)

<正>水下结构检测与作业型ROV由本体、操控台、电源柜、脐带缆及缆车等4大部分构成。控制台与本体之间采用光纤通信。本体为开架式设计,配备5台轴流推进器、1台自动对焦高清半球云台摄像机、2个大功率水下照明灯、1个直臂式作业机械手,可根据需要配置声呐、搭载其他仪器设备。ROV最大作业水深300 m,最大运动距离400 m,具有浮游和爬行两种可互相切换的模态,适用于水下地形地貌观察、水中环境监视、船体观察、船底检测等作业。     

水下结构检测与作业型ROV(二)

<正>水下结构检测与作业型ROV能实现以下功能:在水面控制平台的控制下在水中进行自由浮游勘察作业,能够完成升沉、进退、转艏、俯仰、横移、翻转等浮游运动,也可按规划路径运动;可通过水面监控台对水下结构物进行全方位细致的实时观察,实时捕获、传输和记录水下视频信息;爬行模式中,ROV压附于水下结构物表面运动,增加了抗流能力及作业稳定性;可利用机械手对水下结构开展作业,水下机械手具备夹持、剪切和旋转的功能,能够完成螺旋桨解缠绕、水下取样等作业;可搭载检测仪器和清污装置代替潜水员进入水下危险环境和深水区域,对港口码头、水库大坝、船底等海洋工程水下     

基于有限元法的双缆水下作业仿真

借鉴在船体结构中成熟运用的有限元法,融合刚体动力学的仿真分析手段,利用Matlab软件对两条水下作业的缆绳进行仿真分析,得到缆绳随时间变化形态,从而判断双缆是否会在水下发生干涉。文章首先分析了船舶运动的对缆绳投掷点的影响,其次给出了缆绳在水下的动力学模型,最后通过仿真得出缆绳在水下的形态。     

随动型水下作业机械手

简介水下作业机械手的结构、动作和控制功能     

江蘇科技大學海洋装备研究院水下结构检测与作业型ROV(二)

正水下结构检测与作业型ROV能实现以下功能:在水面控制平台的控制下在水中进行自由浮游勘察作业,能够完成升沉、进退、转艏、俯仰、横移、翻转等浮游运动,也可按规划路径运动;可通过水面监控台对水下结构物进行全方位细致的实时观察,实时捕获、传输和记录水下视频信息;爬行模式中,ROV压附于水下结构物表面运动,增加了抗流能力及作业稳定性;可利用机械手对水下结构开展作业,水下机械手具备夹持、剪切和旋转的功能,能够     

江蘇科技大學海洋装备研究院水下结构检测与作业型ROV(一)

正水下结构检测与作业型ROV由本体、操控台、电源柜、脐带缆及缆车等4大部分构成。控制台与本体之间采用光纤通信。本体为开架式设计,配备5台轴流推进器、1台自动对焦高清半球云台摄像机、2个大功率水下照明灯、1个直臂式作业机械手,可根据需要配置声呐、搭载其他仪器设备。ROV最大作业水深300 m,最大运动距离400 m,具有浮游和爬行两种可互相切换的模态,适用于水下地形地貌观察、水中环境监视、     

作业型ROV矢量推进建模及推力分配方法

为了研究矢量推进遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle, ROV)的推力分配方法,根据总体结构中推进器的空间分布关系,推导出推进器推力和作用于ROV本体上合推力之间的关系,进而建立了一种过驱动ROV矢量推进系统的数学模型。在Matlab中构建了ROV运动控制的仿真模型,通过直接推力分配法验证了目标ROV矢量推进系统数学模型的准确性。提出了一种将六自由度控制量归一化和伪逆法结合使用的综合推力分配方法,通过仿真验证了该方法可有效解决直接伪逆法出现的推进器饱和问题,可直接应用于解决矢量推进水下机器人运动控制的工程问题。     

某型船ROV与DP系统协同作业的探讨

通过对某型船ROV与DP系统协同作业的探讨,总结出这类型船舶设计建造及试验中应注意的五个关键点。     

基于非线性有限元法的二维水下拖缆研究

水下拖缆研究是拖曳系统设计和使用的基础。由于受到水流力的作用,水下缆索呈现复杂的特性。本文首先推导了水下拖曳缆索的静力悬链线方程,将其结果作为非线性有限元方法的初始值;接着采用二节点等参索单元建立基于完全拉格朗日表述的增量平衡方程并使用牛顿-拉谱逊迭代法求解该方程;最后,采用Matlab编程,研究了该方法的收敛性及拖缆在重力、浮力和水流力作用下的形态与张力分布,得到了不同航速条件下缆索的形态及缆索张力的一些分布规律。     

腹部作业型水下机器人控制系统研制

[目的]针对无人水下机器人(UUV)的回收任务要求,研制开发一台新式腹部作业型水下遥控机器人(ROV)。腹部作业型ROV不同于一般依赖机械手作业的传统ROV,其通过腹部作业机构完成与UUV的水下对接及回收。[方法]介绍腹部作业型ROV的系统组成及原理,提出一种以一体化工业加固计算机为水面监控单元,PC104嵌入式工业控制计算机为水下主控单元,各驱动板为驱动单元的控制系统架构。同时建立腹部作业型ROV的动力学模型,并设计水平面定向控制的H∞鲁棒控制器。[结果]单项试验、系统联调及水池试验表明,腹部作业型ROV控制系统具有良好的实时性和可靠性,能够满足UUV回收任务的要求。[结论]该架构和算法对于其他移动机器人、无人机、仿生机器人的控制系统开发均具有参考意义。     

用于水下ROV控制的姿态融合技术研究

出于对海洋探索的目的,本文研究设计了一个低功耗、体积小、准确度高的实时性好的水下ROV空间姿态控制系统。系统硬件部分主要由陀螺仪、加速度计以及能耗比较高的ARM-M3内核处理器及相关的外围功能电路组成。硬件部分负责从传感器获取三轴的姿态数据并通过姿态融合算法得出空间角,并通过相关接口上传至上位机观察处理,根据测试结果证明本文设计的基于惯性传感器的姿态检测系统能够用于对水下ROV的姿态控制。     

水上水下施工作业监督管理分析

本文阐述了水工作业存在的安全隐患,就施工作业期间如何有效开展水工作业现场监督,维护施工作业区以及附近水域良好的通航环境提出了建议。     

水下安全检测与作业型机器人控制系统

  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。     

水下安全检测与作业型机器人控制系统

[目的]针对船体、大坝、水下钢结构等表面附着物的安全检测,以及附着物清除作业的要求,需要研制一款新型水下安全检测和作业型带缆遥控水下机器人(ROV)。此类ROV需针对不同作业任务更换机械手,实现抓取、切割的功能,从而保证去除结构物上的附着物。[方法]阐述水下安全检测和作业型机器人的整套系统组成及原理。该系统以Arduino单片机为控制面板信号采集工具、以水面监控系统开发工控机为平台,零浮力脐带缆以2对双绞线、1对电源线为信号电力传输线,水下控制系统以ARM嵌入式为主控单元。建立ROV动力学模型,设计ROV艏向控制的广义预测控制器。经过系统调试,进行水池试验和湖上试验。[结果]试验证明,该系统运行正常,整套控制系统的稳定性、可靠性、实时性均达到设计要求,满足水下安全检测及作业要求。[结论]该系统设计方案和控制算法对于其他水下机器人的控制系统研究均有借鉴意义。     

基于有限元法的柔性靠船桩设计分析

选取广州港某扩建码头中使用的柔性靠船桩作为工程实例,采用P-Y曲线法,利用通用有限元软件ANSYS对柔性靠船桩进行受力分析;同时土体采用Mohr-Coulomb模型,利用有限差分软件FLAC建立实体土单元与柔性靠船桩相互作用模型进行桩的受力复核,并将二者的计算结果进行对比分析,得出较为合理的设计成果,为港工设计人员提供有效参考。     

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。     

基于有限元法的T型梁合理设计（英文）

The main configuration of ship construction consists of standard and fabricated stiffening members,such as T-sections,which are commonly used in shipbuilding.During the welding process,the nonuniform heating and rapid cooling lead to welding imperfections such as out-of-plane distortion and residual stresses.Owing to these imperfections,the fabricated structural members may not attain their design load,and removing these imperfections will require extra man-hours.The present work investigated controlling these imperfections at both the design and fabrication stages.A typical fabricated T-girder was selected to investigate the problem of these imperfections using double-sided welding.A numerical simulation based on finite element modeling(FEM) was used to investigate the effects of geometrical properties and welding sequence on the magnitude of the welding imperfections of the T-girder.The FEM results were validated with the experimental measurements of a double-sided fillet weld.Regarding the design stage,the optimum geometry of the fabricated T-girder was determined based on the minimum steel weight and out-of-plane distortion.Furthermore,regarding the fabrication stage,a parametric study with two variables(geometrical properties and welding sequence)was conducted to determine the optimum geometry and welding sequence based on the minimum welding out-of-plane distortion.Increasing the flange thickness and reducing the breadth while keeping the T-girder section modulus constant reduced the T-girder weight and out-of-plane distortion.Noncontinuous welding produced a significant reduction in the out-of-plane distortion,while an insignificant increase in the compressive residual stress occurred.     

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.     

基于高频连分式与有限元法的水下结构瞬态分析方法

本文针对水下结构与无限声学水域的流固耦合问题,建立了基于比例边界有限元法(SBFEM)连分式和有限元法(FEM)的瞬态分析方法。该方法分别采用SBFEM高频连分式和FEM方程模拟无限水域和水下结构等有限域。基于其耦合项,建立了连分式与FEM耦合公式。通过数值算例,讨论了连分式阶数对计算精度的影响,比较了连分式法和SBFEM卷积积分的计算效率。数值结果表明高频连分式可准确模拟无限水域的高频特性,并随着连分式阶数的增多,可合理模拟无限水域低频特性。该方法继承SBFEM的精度高、离散单元少等特点,又避免了其卷积积分,提升了计算效率,为水下结构瞬态响应分析提供了一种高效方法。     

水下作业机械手运动学分析与仿真

针对水下作业机械手难于实现负载能力与灵活性相统一的问题,设计了一种采用欠驱动机构的水下作业机械手,建立了该机械手的三维模型,并对机械手的工作原理和运动学特性进行了分析与仿真.从分析与仿真的结果可以看出,采用欠驱动机构可以解决机械手自由度数目、驱动方式、质量和灵活性之间的矛盾.该机械手采用液压方式实现对机械手11个自由度的驱动,具有驱动力大、结构简单、操作灵活的特点,可适应多种不同任务的水下作业需要.