水下沉船精确定位系统的研制

为提高水下沉船定位的精确性,使得海上沉船的搜救工作能够更顺利的进行,本文研究沉船定位相关的系统问题。本研究采取超短基线定位系统,并对其相关系统的部件和功能进行阐述,重点研究机器人(ROV)和超短基线系统的关联系统,分析沉船信息采集系统、数据传输处理系统、数据校正系统等。最后推导出整个系统的定位精度。研究结果表明,该定位系统不仅能够提高水下沉船定位的精确性,同时也能够降低潜水员水下作业危险性以及提高沉船搜救成功率,更为水下沉船定位的研究提供理论指导和一定参考价值。     

AUV任务规划技术的研究

任务规划技术是水下机器人使命任务能否完成的关键，介绍了项目所研制的水下机器人体系结构、远程作业任务规划、路径规划的方法，给出试验结果验证了路径规划算法的有效性。     

卡尔曼滤波算法在自主式水下机器人超短基线定位中的应用

近年来,海洋开发进程不断深入,水下机器人在海洋探测、海上救助等领域发挥着越来越重要的作用。基于超短基线的声波探测定位技术是采集和传递信息的最有效手段,是解决水下机器人定位精度的有效途径。本文研究基于超短基线定位的原理,分析产生定位误差的原因,利用卡尔曼滤波算法提高水下机器人的定位精度。     

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。     

低成本水下无人设备能量消耗评估方法研究

水下环境极其复杂,因此水下无人设备受青睐,尤其是水下机器人。但由于体积的限制,水下机器人一次下水所携带的能量往往有限。如何利用好有限的能量以达到水下最佳作业已成为当今研究的重要问题之一。因此,对智能控制和能耗问题的研究具有非常大的意义。本文通过对非线性动态系统的研究分析,探索其能耗评估方法。     

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.     

科海拾贝

加研制潜水伐木机器人 在加拿大不列颠哥伦比亚省的洛伊湖,随着一个配备多种专用工具的水下机器人在水下作业,一根根树木浮上了水面。 这个水下伐木机器人是由加拿大多伦多大学的科学家发明的。新型机器人潜入水后,首先借助一个小型摄像头确定目标,然后漫     

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。     

面向模块化设计的水下机器人集群编队控制

针对在近海环境下,利用“以机代人”进行自主特种作业的实际需求,设计研发模块化可重构水下机器人,并提出一种基于领航者-虚拟结构的编队策略。首先针对几种不同的典型水下作业任务,依据重构方案设计异构水下机器集群;然后根据水平面三自由度运动学和动力学方程,推导水下机器人集群的动态误差模型;针对路径已知的集群编队问题提出领航者-虚拟结构策略,其中跟随者水下机器人采用基于通信时延补偿的滑模控制器进行跟踪。结果表明,该控制策略可以快速形成队形且轨迹误差小于5%。最后应用3种已开发完成的水下机器人,在可视化仿真平台中进行实验验证,证明该异构水下机器人集群编队方法合理高效。     

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。     

深海作业型带缆水下机器人关键技术综述

带缆水下机器人是深海勘探或采油的重要工具之一.近年来,国内外学者对其开展了广泛研究,部分成果已应用于工业生产环境.针对带缆水下机器人,从总体设计、脐带缆动力学、水动力性能、运动姿态控制以及水下机械手和作业装备等研究现状以及发展趋势进行分析综述.在总体设计方面,市场化与低成本技术使水下机器人使用前景更加广阔,针对各类特定任务的轻型和重型水下机器人发展极快;在水动力方面,机器人本体与脐带缆和机械手的耦合效应非线性较强,目前本体动响应预测精度不足,导致基于运动反馈的控制算法效果欠佳;在控制方面,滑模控制算法由于不依赖动力学响应而获得了较多应用,而基于模糊理论和神经网格的方法验证不够充分;在深海作业方面,多个刚体铰链外加抓具的结构是水下机械手最为常见的形式.扩展工具成为机械手的强有力补充,使水下机器人在深海资源获取中越来越不可替代.     

沉船水下开孔抽油技术研究现状与展望

沉船中常含有大量的残油,对海洋环境造成巨大威胁,因此快速安全得对沉船进行开孔抽油作业具有重要意义。通过对现有沉船水下开孔抽油技术装备的分类综述和分析,剖析国内外作业装备的优缺点,并总结出水下开孔抽油中涉及的关键技术及其特点,根据现有作业方法与研究成果,提出了沉船水下开孔抽油技术未来研究发展方向,水下开孔抽油能力的提升是我国发展战略的重要组成部分,也为我国“海洋强国”战略的实现提供了可靠的技术保障。     

基于康达效应的水下机器人矢量推进器设计与性能评价

因水下环境复杂，搭载于机器人外部的螺旋桨式或喷水电机式矢量推进器常会面临被水下杂物缠绕失去动力的潜在风险。本文提出一款基于康达效应的矢量推进器，其利用最少驱动单元即可实现动力在四个方向上的矢量输出，从而保障搭载该推进器的机器人在水下可实现包括直行、转弯、上升、下潜在内的多自由度运动；通过ANSYS流体仿真，验证利用康达效应设计矢量推进器的有效性；同时结合水下运动机动性需求，搭建一款基于该推进器的水下机器人样机，并展示样机运动姿态与推进器工作方式的关系；最终通过设计测力/转矩实验装置，评估矢量推进器在各方向的动力输出特性。实验结果可用于辅助机器人后续实现精准而高效的水下运动控制任务。     

水下机器人科学考察技术应用

水下机器人是重要的水下装备移动载体,可搭载操作机械、样本采集装置和环境传感器等装备以实现多样化的海洋科考任务.本文从水下机器人的类型、导航控制、环境感知、数据采集和样本采样等方面进行概括,分析水下机器人在海洋科考领域的应用技术,展望水下机器人的发展.     

水下机器人作业目标控制和目标识别

自主式水下机器人（ＡＵＶ）具有自主导航、自主避碰和自主作业能力，自主作业是水下机器人实现智能化的关键技术。本文着重叙述ＡＵＶ对特定作业－“水下目标探测与识别”的作业控制和实现过程，叙述水下三维目标的识别机理和识别算法以及为正确识别目标提供最佳条件的预处理、硬件系统和实时处理功能。最后给出试验结果，说明作业目标控制过程和识别算法具有实时性、高效率和可靠性。     

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.     

海洋工程中水下机器人技术的创新与实践

本文主要探讨了海洋工程中水下机器人技术的创新与实践。水下机器人技术为海洋工程提供了诸多优势,如提高水下作业效率、实现自动化作业以及降低施工成本。在应用过程中,关键技术包括水下机器人的规划、传感器技术、环境信息采集、导航控制技术以及遥控和自主模式的选择。实践表明,水下机器人在海洋资源勘探、环境监测与保护以及辅助施工方面发挥了重要作用。具体案例包括海底管道检测、海洋环境监测和应急救援以及海洋工程建设中的应用。随着技术的不断进步,水下机器人技术将在海洋工程中发挥越来越重要的作用。     

基于单目直接法的水下视觉惯性里程计方法

为将视觉惯性里程计(VIO)有效地应用到水下场景中,提出一种适用于自主水下机器人(AUV)执行近距离作业任务时的水下VIO.针对水下环境中缺乏角点以及存在大量重复特征的特点,该系统在视觉部分使用了基于直接法的数据关联方式,在特征点提取过程中将像素点的梯度模作为特征提取的标准;为保证提取出足够多且有效的特征点,采用动态调...     

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。     

“南海一号”打捞过程中的水下定位和姿态监测

"南海一号"是我国2007年底在广东阳江水域打捞出水的一条宋代沉船。为了更好地保护该船,打捞过程采用了"整体打捞"技术方案。为了保证打捞中水下定位和提升过程姿态检测准确无误,天津水运工程科学研究所将国际上最先进的姿态传感器和水下超短基线定位系统成功应用于"南海一号"打捞的定位和姿态监测过程中,为成功打捞沉船提供了重要的技术和安全保障。文章介绍了打捞的技术难点、技术方案和打捞过程。