中国研制出新概念水下机器人 有助海洋监测

据中国科学院消息，中国科学院沈阳自动化所自主开展研发的“混合型水下机器人（ARV）关键技术研究”及“水下滑翔机器人研究”顺利通过验收。这标志着沈阳自动化所在新概念水下机器人研究方面又取得了技术突破。     

中国自主研发的智能型水下机器人“亮相”北极科考

中国科学院沈阳自动化所自主研制的北极冰下自主／遥控海洋环境监测系统（简称“北极ARV”）,于7月11日搭乘“雪龙”号赴北极参加我国第三次北极科考。这是继2003年“海极”号ROV赴北极科考后,沈阳自动化所研制的水下机器人第二次参加北极科考活动,也将是我国极地科考中首次采用自主／遥控混合作业模式的水下机器人进行海洋环境监测作业。     

ARV水下机器人水面操作控制系统设计

自治缆控水下机器人（autonomous remotely-operated vehicle,ARV）是一种全新概念的水下机器人,它既有遥控水下机器人（remotely operated vehicle,ROV）的特点,又有自治水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）的特点.它很好地结合了两种水下机器人的优点,代表了水下机器人未来的一个重要发展方向.基于用户数据报协议（User Datagram Protocol,UDP）、网络通信协议及RS-485通信协议,针对“海事一号”ARV水下机器人开发了上位机与下位机系统之间的操控终端.该操控终端通过上位机系统与可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）采集系统的程序设计,实现了“海事一号”ARV上位机与下位机的实时通信与控制,效果良好,传输效率较高.     

世界首台以柴油机为动力的自主水下机器人试航成功

日本三井造船公司和东京大学生产技术研究所海洋机器人研究小组,从1990年度开始,对作为21世纪的海洋探测机器人而受人注目的自主式海洋机器人(AUV),联合进行了研究开发,研制出了样机“R-1机器人”,1996年7月和8月成功地进行了“R-1机器人”的自主潜航(不用遥控的自动潜航)试验。     

水下机器人技术

概述水下机器人是一个水下高技术仪器设备的集成体。它除集成有水下机器人载体的推进、控制、动力电源、导航等仪器、设备外 ,还需根据应用目的的不同 ,配备声、光、电等不同类型的探测仪器。这样 ,水下机器人可以作为人类进行水下研究、观测和作业的动态实验室平台 ,作为人类智能和各种感官、器官在水下的延伸 ,去完成人类肌体无法直接达到的各种水下环境的探索任务。水下机器人可分为两种基本类型 ,即“自治式水下机器人”和“遥控式水下机器人”。“自治式水下机器人” ,国际上统称为AUV (AutonomousUnderwaterVehicle) ,它是根据各种…     

具有智能行为的双汉堡包机器人

日本东京大学工业科学研究所的T.Ura教授和他的研究小组研制了一种称作“双汉堡包”的自主式水下机器人。该机器人不用操纵人员控制,能够根据自己的判断进行运动。 这是一种为开发自主式水下机器人的各种软件与硬件用的通用试验台,它由一台内装的计算机进行控制。机器人通过用附属的TV摄像机和超声波测距机判断周围的环境进行运动,它也可以使用视觉与音响通信设备。 在水下工作的机器人通常叫作自主式潜水器(AUV),美国和英国都在大力研究这种潜水器。日本已研制了6种型号的AUV,其中5种是用于探测工作的,但该机器人是第一个能执行需要进行复杂智能判断任务(包括固定作业)的AUV水下机器人。     

业界动态

沈阳自动化所研制成功长航程水下机器人2月底,由中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的远程自治水下机器人演示样机圆满结束湖上试验。经多次试验表明,该样机可连续航行数十小时、续航能力达数百公里,创造了我国自治水下机器人单次航行时间和航行距离的新记录。机器人系统主要技术指标均达到设计要求,并在控制系统体系结构、自主航行控制与精确导航定位、新型声纳、大功率燃料电池和锂电池应用等多项关键技术取得新突破,标志着沈阳自动化所远程自治水下机器人的总体技术跻身于国际先进水平。沈阳自动化研究所是我国最著名的机器人研究单位,…     

基于超短基线的缆控水下机器人动力定位

动力定位 (DynamicPositioning(DP) )技术是水下机器人的关键技术之一。因此针对当前动力定位主要在缆控水下机器人 (ROV)中应用的情况 ,给出了ROV动力定位技术的实施方法。通过声学定位技术确定ROV的坐标 ,计算出与期望位姿的差 ,将其作为神经网络控制器的输入量来控制ROV ,从而进行动力定位。同时还重点研究了ROV动力定位中的主要研究内容即水声定位技术和定位控制技术的构建。     

水下机器人的单目视觉定位系统

介绍了OutLand 1000型水下小型远程遥控机器人(ROV)所携带的视觉系统,并通过实验对水下摄像机进行了标定,获得了像机的内参数.不同于陆地机器人的简化摄像机模型,针对水下环境对像机模型的影响,建立了水下像机的非线性畸变模型,在此基础上,对陆地单目视觉定位算法做了改进,并完成了系列水下实验.实验结果表明:经改进后的视觉定位方法提高了水下定位精度.     

自治/遥控水下机器人北极冰下导航

针对北极高纬度和科学考察中长期冰站对海冰在一定范围内连续重复观测的需求,设计了面向冰下环境的自治/遥控水下机器人(北极ARV)导航定位系统.提出基于海冰运动修正的水下机器人自主导航方法,通过定时引入海冰运动信息,实时准确获取水下机器人相对于海冰的位置信息,这不仅提高了观测数据的实际应用价值,还提高了冰下作业的安全性.仿真试验和北极冰下应用证明这一导航系统具有精度高、稳定性好等优点.     

全海深ARV浮力配平计算方法

全海深ARV(自主遥控水下机器人)下潜至马里亚纳海沟,机器人工作环境温度降低、海水压力增大,会引起载体结构、补偿油体积变化.根据深渊海水密度、重力加速度和机器人体积的变化,计算得到机器人浮力状态的变化量,从而计算机器人浮力配平.通过公式推导并结合"海斗号"ARV深潜数据和补偿油压缩实验数据,得到全海深ARV浮力配平计算方法.其主要包括海水密度测算、马里亚纳海沟重力加速度测算、机器人结构和补偿油排水体积变化测算.计算得出在11000 m深度实现浮力配平所需的压载为8.9 kg.完成"海斗号"ARV浮力配平,保障机器人深渊工作环境浮力与重力匹配,成功进行了多次马里亚纳海沟万米深潜.本文方法为全海深水下机器人浮力配平提供了理论计算依据.     

一种基于分布式信息融合技术的水下机器人智能感知系统方案

水下机器人的研究和使用对人类开发海洋资源具 有重大意义．随着海洋探测深度的增加，自治水下机器人（AUV）正成为新的研究热点．为 解决AUV深海域探测所面临的通讯速率低和实时性问题，本文提出了“基于分布式信息融合 技术的水下机器人智能感知系统”的实施方案，并以贝壳抓取过程为实例，解释系统解决实 际问题的过程．     

北极冰下自主/遥控机器人控制系统设计

针对北极冰下海洋参数监测的使命要求,对水下机器人控制系统进行了相关研究,将PC104总线与CAN总线应用到自主/遥控水下机器人中,实现了一种分布式与集中式相结合的水下机器人控制系统体系结构.从硬件和软件两个方面描述北极自主/遥控水下机器人控制系统的实施方案.     

封锡盛 水下机器人专家

封锡盛(1941.12.17- ) 水下机器人专家。辽宁省海城市人。1965年毕业于哈尔滨工业大学。现任中国科学院沈阳自动化研究所研究员。我国最早从事水下机器人研究的专家之一,曾任我国第一台有缆遥控机器人“海人一号”的第二负责人,我国第一台无缆自治水下机器人“探索者号”的总设计师,CR-01型6000m自治水下机器人项目副总设计师,主要负责总体设计、自治导航系统和信息处理系统等方面的工作。这些项目的成功,使我国成为世界上少数几个拥有此项技术和设备的国家之一。CR-01型6000m自治水下机器人于1995年及1997年两次为中国大洋协会在太平洋…     

FMM与改进GBNN模型相结合的多AUV实时围捕算法

多自主水下机器人(AUV)实时围捕是一个综合的研究课题,包括联盟生成和目标追捕等阶段.首先,基于快速行进算法(FMM)预估围捕时间,有效形成多AUV的动态围捕联盟;然后,在追捕阶段,AUV需要立即跟踪智能逃逸机器人以防止其逃跑.为了实现这一目标,在GBNN(Glasius biological inspired neural network)模型中使用反比例函数替换指数函数计算神经元连接权值,加入额外的衰减项,并提出两点加快神经元活性传播的改进措施,使其适用于实时追捕路径规划.仿真研究表明,围捕联盟形成机制和反比例权值GBNN模型实时路径规划策略都显示出其优越性.在水下环境的多AUV协作围捕中,所提出的围捕控制算法可以提高围捕效率,减少AUV所花费的追捕距离和逃逸机器人的逃逸距离.     

水下机器人用的封闭循环式柴油发动机

Mitsui工程造船公司和东京大学工业科学研究所的T·Ura教授及他的研究小组共同研制了一种封闭循环式柴油发动机(CCDE),作为一种在深海中长期作业的无人操纵的水下机器人的有效能源。 水下和海底测量是通过从观测船上往海中放下的测量仪器进行的。利用具有自动化测量能力的水下机器人或自主式潜水器(AUV)对深不可测的海底和大洋进行观测是很理想的。AUV在广大的海域中长期作业必须有大容量的经济的和高密度的能量供应系统,它应使机器人自主操作有足够的可靠性。     

多线程技术在AUV自主控制系统中的应用

自主控制系统对于自主式水下机器人(简称AUV)使命执行的安全性和有效性至关重要.本文在QNX环境下利用多线程技术实现了一种AUV自主控制系统.文中介绍了AUV的混杂系统结构和自主控制原理,给出了自主控制系统的多线程结构.设计了多线程同步模块,并与QNX消息传递机制相结合实现了AUV自主控制系统线程间的同步与通信.最后在半实物仿真平台上对自主控制系统软件进行了验证.     

水下救援机器人的设计与实现

随着水下救援的危险加大,水下救援机器人成为帮助人们完成各种水下救援任务的重要辅助工具,其中遥感式水下机器人(ROV)得以广泛应用,然而ROV在水下进行工作时还是存在很多不确定因素.因此一个稳定可靠的控制系统是水下救援机器人水下作业的基础和保障.为了满足水下救援并且代替人工水下作业危险的情况,本机器人使用了陀螺仪加速度模...     

沈阳自动化所研制成功长航程水下机器人

2月底，由中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的远程自治水下机器人演示样机圆满结束湖上试验。经多次试验表明，该样机可连续航行数十小时、续航能力达数百公里，创造了我国自治水下机器人单次航行时间和航行距离的新记录。机器人系统主要技术指标均达到设计要求，并在控制系统体系结构、自主航行控制与精确导航定位、新型声纳、大功率燃料电池和锂电池应用等多项关键技术取得新突破，标志着沈阳自动化所远程自治水下机器人的总体技术跻身于国际先进水平。     

基于前视声纳的AUV同时定位与地图构建

AUV要实现在未知环境中的自主导航,SLAM理论与方法是最有潜力的途径之一.本文采用前视声纳扫描水下环境,采用数字图像处理的方法对环境的声纳图像进行特征提取,并使用最邻近数据关联算法(NNF)实现数据关联,应用EKF SLAM进行水下机器人的姿态估计与环境中障碍物特征的地图构建.仿真结果表明,主动成像声纳可以成功地应用于AUV在未知环境中的自主导航;另外,通过对比点特征和线特征对AUV运行轨迹的影响,我们发现参照分布合理的点特征AUV能够更加精确地进行同时定位.