海洋机器人环境能源收集利用技术现状

能源供给是限制海洋机器人作业能力的重要因素之一,从海洋环境中获取能源并利用有助于增加海洋机器人的能源供给,提高续航能力和负载能力,实现长期、连续作业．本文对各种形式的海洋环境能源及其特点进行了介绍,根据能源形式的分类分别介绍了海洋机器人环境能源收集利用技术的现状,最后对海洋机器人环境能源收集利用技术的特点进行了总结,并讨论了未来发展中的关键技术．     

水下机器人新型仿鱼鳍推进器

21世纪是人类开发海洋的世纪,水下机器人和自主无人潜器具有广阔的应用前景和 巨大的潜在价值．仿鱼鳍水下推进器作为一种具有效率高、运动灵活以及噪音低等优点的新 型水下推进器越来越受到广大科技工作者的重视．本文介绍了仿鱼鳍水下推进器的分类,特 点,国内外研究成果与现状,以及目前的研究热点,并对未来发展趋势作了预测．     

为实现机器人产业化发展而努力

目前各种媒体对日本机器人产业发展的美好未来描写得绘声绘色：“世界工业机器人70％是日本制造的。日本国内使用的台数占总台数的40％。日本现在是出类拔萃的工业机器人超级大国。支撑机器人工程学领域和人型机器人的尖端技术走在世界的前列。未来不仅在原有的制造业领域，而且在建筑、农业、防灾、医疗、宇宙、海洋开发等领域大量应用机器人，同时在娱乐、家庭等所有人类活动中，机器人将与人共存。机器人大国日本今后仍将继续引领世界机器人发展潮流。机器人产业、机器人技术将使日本经济再次崛起。”诸如此类，对前景的预测为我们展现了机器人未来梦想，但现实并非是那么轻而易举。     

水下机器人——过去、现在和未来

1 关于海洋 在浩瀚的宇宙中，有一个蔚蓝色的星球，那是人类赖以生存的地方——地球。地球的表面积为5.1亿平方公里，而海洋的面积为3.6亿平方公里。地球表面积的71%被海洋所覆盖。在烟波浩渺的海洋深处，蕴藏着什么样的宝藏？是否存在着智慧生命？海底生物是怎样生活的？海底的地形地貌又是什么样的？所有这一切都使海洋充满了神秘的色彩，也吸引了无数科学家、探险家为之探索。 从远古时代起，人们就泛舟于海上。从19世纪起，人们开始利用各种手段对海洋进行探察。20世纪，水下机器人技术作为人类探索海洋的最重要的手段，受到了人们普遍…     

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．     

机器人程序设计语言

本文回顾了机器人程序设计语言的发展历史，概述了机器人语言的特点，并着重介绍几种主要的机器人语言，最后指出现在机器人语言的不足及其未来的发展。     

蛇形机器人研究现况与进展

仿生技术与机器人技术的结合，使机器人从结构设计到运动模式的选择都有了 新的进展，这大大扩大了机器人的应用领域．本文阐述了仿蛇形机器人的应用背景和研究现 状，并展望了其未来的发展．     

水下机器人推力器容错控制技术的研究

为保证自主式水下机器人在高压、可见度差的未知海洋环境下顺利完成作业任务， 必然要求水下机器人具有容错控制能力．本文主要以哈尔滨工程大学研制的“智水Ⅲ” 型水下机器人为对象，探讨水下机器人推力器容错控制技术．文中先给出在正常情况下水下 机器人的解耦控制器及推力分配，然后给出了在推力器出现故障时的容错控制策略．仿真结 果表明，该控制器及容错控制策略都能达到很好的控制精度．     

基于能源消耗最小的自治水下机器人一机械手系统协调运动研究

描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计．鉴于自治水下机器人一机械手系统是运动学冗余的且自带能源，因此将系统阻力优化函数引入逆运动学求解，设计了基于系统能源消耗最小的系统协调运动规划算法．仿真表明，该算法在解决系统冗余度的同时，有效地减小了系统能源消耗．     

水下滑翔机器人运动调节机构设计与运动性能分析

描述了水下滑翔机器人3个运动调节机构的设计，即浮力调节机构、俯仰调节机构和横滚调节机构，分析了运动调节机构与运动之间的关系．提出了采用CFX水动力计算软件分析水下滑翔机器人运动性能的方法．根据CFX计算结果，用最小二乘法参数辨识方法辨识出定常滑翔运动的水动力参数．简化了空间螺旋回转运动过程，通过CFX水动力计算方法进行回转特性分析，估算回转半径．     

Multiple UAVs/UGVs heterogeneous coordinated technique based on Receding Horizon Control (RHC) and velocity vector control

Multiple unmanned air vehicles(UAVs)/unmanned ground vehicles(UGVs) heterogeneous cooperation provides a new breakthrough for the effective application of UAV and UGV.On the basis of introduction of UAV/UGV mathematical model,the characteristics of heterogeneous flocking is analyzed in detail.Two key issues are considered in multi-UGV subgroups,which are Reynolds Rule and Virtual Leader(VL).Receding Horizon Control(RHC) with Particle Swarm Optimization(PSO) is proposed for multiple UGVs flocking,and velocit...     

平行机器人与平行无人系统:框架、结构、过程、平台及其应用

本文将基于ACP（Artificial societies,computational experiments,parallel execution）的平行系统思想与机器人领域相结合,形成一种软硬件相结合的框架,为无人机、无人车、无人船在复杂环境中实验、学习与实际工作提供便捷、安全的平台,即平行无人系统.本文从平行机器人的基本概念出发,提出平行无人系统的基本框架,并介绍了各模块的基本功能与实现方法,探讨了其中的关键技术.然后本文围绕无人机、无人车、无人船三个方面展望了无人平行系统在实际中的应用和所面临的挑战,提出了平行无人系统的未来发展方向.     

IoT-Enabled Autonomous System Collaboration for Disaster-Area Management

Timely investigating post-disaster situations to locate survivors and secure hazardous sources is critical, but also very challenging and risky. Despite first responders putting their lives at risk in saving others, human-physical limits cause delays in response time, resulting in fatality and property damage. In this paper, we proposed and implemented a framework intended for creating collaboration between heterogeneous unmanned vehicles and first responders to make search and rescue operations safer and faster. The framework consists of unmanned aerial vehicles (UAVs), unmanned ground vehicles (UGVs), a cloud-based remote control station (RCS). A light-weight message queuing telemetry transport (MQTT) based communication is adopted for facilitating collaboration between autonomous systems. To effectively work under unfavorable disaster conditions, antenna tracker is developed as a tool to extend network coverage to distant areas, and mobile charging points for the UAVs are also implemented. The proposed framework’s performance is evaluated in terms of end-to-end delay and analyzed using architectural analysis and design language (AADL). Experimental measurements and simulation results show that the adopted communication protocol performs more efficiently than other conventional communication protocols, and the implemented UAV control mechanisms are functioning properly. Several scenarios are implemented to validate the overall effectiveness of the proposed framework and demonstrate possible use cases.      

基于NDT与ICP结合的点云配准算法

Lidar SLAM技术是无人车进行精确导航的一种重要方式,也是实现无人车在复杂的园区非结构化道路环境中安全驾驶的一种前提保障。构建了一种快速精确定位与建图的方法,通过车载激光雷达返回的大量点云数据,进行噪声点移除以及Voxel Grid滤波的预处理,在保持原始点云形态的同时实现点云配准。首先利用NDT（Normal Distribution Transform）点云配准算法对无人车的位姿粗估计,然后利用ICP（Iterative Closest Point）点云配准算法对已配准的点云进行校正,实现无人车位姿的精确估计,进而完成地图的更新过程。该方法只需要车载激光雷达传感器实现了快速的、精度高的Lidar SLAM。将算法用于小旋风无人车,在校园环境进行了验证,结果表明该算法是可靠、有效的。     

基于ROS的无人配送车导航系统的设计与实现

针对无人配送车在自主导航过程中存在的寻路效率低、避障能力弱、转折幅度过大等问题,该文采用搭载机器人操作系统(ROS)的Turtlebot3机器人作为无人配送车,设计并实现了高效稳定的无人配送车自主导航系统。ROS是专门用于编写机器人软件的灵活框架,对其集成的SLAM算法进行改进,以完成无人配送车在封闭园区环境中的即时定位与地图构建,同时对ROS导航功能包集成的路径规划算法进行改进,使无人配送车在已知环境地图中规划生成出适合无人配送车工作的路径和有效避开障碍物。最后在Gazebo仿真环境中对无人配送车自主导航系统进行测试与验证。仿真试验结果表明,设计实现的无人配送车导航系统能够很好地满足无人配送车在封闭园区中的自主导航功能。     

基于GIS和环境感知的无人车定位方法研究

提出了一种基于地图匹配的宏观定位和基于环境感知的微观定位相结合的综合定位方法。通过车轮编码器、电子罗盘等推算出车辆的近似行驶轨迹,并匹配到GIS地图上,以获取车辆所在位置;采用相机、激光雷达等测量传感器感知行驶环境中的标志性物体对车辆进行精确定位。现场试验结果表明,该方法实现了车辆在局部地图中的全局精确定位,并在实践中取得了很好的效果。     

Formation control of unmanned aerial vehicle swarms: A comprehensive review

The unmanned aerial vehicle formation plays a crucial role in numerous applications, such as reconnaissance, agricultural plant protection, and electric power inspection. This paper provides a comprehensive review and analysis of the unmanned aerial vehicle swarm communication networks and formation control strategies. First, the most commonly used unmanned aerial vehicles are introduced and compared. Next, the entire process of the formation task, from the formation assignment to the formation transformation, is detailed described. At last, the widely adopted communication networks are analyzed, and the existing formation control strategies of the UAV swarm are compared, which shows that the distributed formation control is superior to the centralized method and is the future development trend.     

Current trends in the development of intelligent unmanned autonomous systems

Intelligent unmanned autonomous systems are some of the most important applications of artificial intelligence (AI). The development of such systems can significantly promote innovation in AI technologies. This paper introduces the trends in the development of intelligent unmanned autonomous systems by summarizing the main achievements in each technological platform. Furthermore, we classify the relevant technologies into seven areas, including AI technologies, unmanned vehicles, unmanned aerial vehicles, service robots, space robots, marine robots, and unmanned workshops/intelligent plants. Current trends and developments in each area are introduced.     

通信延迟下的多UUV协同定位——基于航迹预测的实时更新算法

研究了主从式多无人水下航行器(UUV)协作系统的协同定位方式,并针对协同定位过程中存在的水声通信和探测时延问题,提出了基于主UUV航迹预测的无状态逆推的非等间隔实时更新(ⅡRU)定位方法,用于提高从UUV的协同定位精度.该方法采用统计建模方法对主UUV航迹进行预测,用于从UUV相对距离量测的实时更新,并基于非等间隔滤波...     

Applications of marine robotic vehicles

The ocean covers about two-thirds of the earth and has a great effect on the future existence of all human beings. About 37% of the world’s population lives within 100 km of the ocean. The ocean is generally overlooked as we focus our attention on land and atmospheric issues; we have not been able to explore the full depths of the ocean and its abundant living and non-living resources. For example, it is estimated that there are about 2,000 billion tons of manganese nodules on the floor of the Pacific Ocean near the Hawaiian Islands. We discovered, by using manned submersibles, that a large amount of carbon dioxide comes from the seafloor and extraordinary groups of organisms live in hydrothermal vent areas. Marine robots including unmanned surface vehicles and unmanned underwater vehicles can help us better understand marine and other environmental issues, protect the ocean resources of the earth from pollution, and efficiently utilize them for human welfare. This paper briefly presents some exemplary models of recent developments in marine robots in different application areas.