深海采矿车颠簸状态下微地形探测点位置确定

针对采矿车深海作业的特殊性,基于航迹推算原理,建立了采矿车位置自测量推算系统。系统中利用三轴数字罗盘、角位移传感器和角位移变速器等,对车体姿态和外部环境进行测量,在所建立的车体运动模型基础上,实现复杂三维地形下颠簸车体坐标原点及地貌探测点真实坐标值推算。该系统能适应复杂工作环境,具有较高定位精度。     

基于激光雷达的移动机器人同时定位与地图创建的研究

应用同时定位与地图创建理论建立全区域覆盖移动机器人导航系统,融合航位推算理论和基于环境特征的定位方法,设计了基于光电编码器--磁航向传感器组合和LMS激光雷达的混合定位系统.使用扩展Kalman滤波技术完成了基于特征直线的机器人位置更新.通过计算机仿真,结果表明建立的混合定位系统和同时定位与地图创建方法是一种切实可行的全区域覆盖移动机器人的导航方法.     

一种基于图优化的行人协同定位方法

基于手机惯性传感器的行人航位推算方法是行人导航的核心方法之一。 然而由于传感器噪声等因素,航位推算获取 的位置信息误差往往随着时间发散,通常将航位推算和卫星导航通过卡尔曼滤波构成组合导航系统,利用卫星提供的高精度定 位信息补偿航位推算误差。 提出一种基于图优化的行人协同定位方法,将状态转移、量测和协同测距信息都作为状态的约束, 统一进行优化估计。 为验证方法的有效性,分别在卫星信号良好、无卫星环境下进行了实验验证。 实验分析结果表明,基于图 优化的行人协同定位方法在有无卫星信号情况下,都可以有效地提升系统的定位精度。 和基于卡尔曼滤波的协同方法相比,最 大水平定位误差都减少了 30% 以上。     

移动机器人航位误差推算算法研究

航位推算是在已知移动机器人当前时刻位置的条件下,根据已知的移动速度和方向的变化规律,通过简单的数学公式计算,得到下一时刻移动机器人位置的方法。移动机器人常需要在高温、高辐射等恶劣环境下进行工作,精密的定位传感器系统将受有害环境的影响不能正常工作,航位推算将起到关键性作用。航位推算算法是开环算法,由于振动噪声等原因会引入推算误差。采用随机微分方程来构建噪声影响下的移动平台的运动模型,用高斯方法对Fokker-Planck方程进行求解,获得航位推算的误差概率分布。     

自主水下航行器控制系统的设计及实现

在海洋观测、海底资源开发以及水下勘察等水下作业中,自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)已经成为不可或缺的装备.航位推算是AUV在水下自主航行的关键技术.因此,介绍AUV的结构组成、硬件控制系统以及软件控制系统等,重点介绍了一种AUV自主导航的航位推算算法以及最后的湖试实验...     

海底履带采矿车打滑控制研究

针对深海海底多金属结核矿区底质稀软,承载能力低,履带采矿车沉陷和打滑等问题,设计了一种采矿车浮力调节装置,并提出一种基于浮力调节的履带采矿车打滑控制方法;针对深海海底履带采矿车真实打滑率不易测量的问题,应用RecurDyn软件构建履带采矿车动力学模型,获取履带采矿车实际输出速度、实时打滑率;通过RecurDyn与MATLAB进行联合仿真,验证应用浮力调节对采矿车打滑控制的可行性。联合仿真结果表明,基于浮力调节的打滑控制方法能够有效改善打滑率,当履带采矿车出现严重打滑时,能够迅速降低打滑率并保持平稳运行。     

基于准静力学理论的深海采矿车通过性分析

深海采矿车在动力系统完全满足要求的前提下,其通过性能主要取决于通过时的几何特性与力学特性。应用准静力学理论,以深海采矿车为研究对象,在分析深海采矿车失去通过性常见类型的基础上,确定失去通过性的几何条件,并建立了准静力学模型,分析越障时需要满足的力学条件。这一方法可为深海采矿车的设计改进提供支持,为原理样机的研制及测试验证提供参考,具有重要的工程实际意义。     

旋转单波束水下微地形探测系统研究

在总结了大量水下微地形探测系统的基础之上,设计了一种采用旋转单波束的水下微地形探测新系统,实验研究表明,利用该系统所探测的数据重构出的微地形能很好地反映原地表的起伏变化特征,能够满足深海钴结壳采矿车的采集要求。     

机电液协同仿真技术的钴结壳采矿车行走控制研究

由于深海环境的复杂性和不可预知性,深海钴结壳采矿车在行走作业时会受到多种干扰而跑偏.通过采用内外环控制策略,及时修正左右两侧履带的转速来消除方位误差,并基于数字虚拟样机技术,在ADAMS/ATV仿真软件中构建履带车模型,在EASY5软件中建立液压系统模型,在MATLAB/SIMULINK平台上建立控制系统模型,通过接口技术成功实现机电液一体的协同仿真.仿真结果验证了该控制方法的有效性和可行性.     

深海采矿扬矿管非线性偏移特性研究

由于受海流及采矿船的拖航作用,深海采矿扬矿管会发生大偏移,这属于几何非线性问题。将扬矿管简化为非线性梁单元,利用T.L.描述方法建立了有限元模型,运用能量法推导了刚度矩阵,给出了液动力的计算方法及增量步内的Newton-Raphson迭代求解方法。分析了不同拖航速度、缓冲矿仓质量以及扬矿管与采矿船连接方式对扬矿管偏移的影响。计算结果表明,拖航速度和缓冲矿仓质量对扬矿管偏移有很大影响,而扬矿管与采矿船的连接方式对扬矿管的偏移几乎没有影响。为采矿系统的合理设计提供了理论分析方法和设计依据。