基于PID的ROV运动控制仿真

针对观察型水下机器人在水下运动时易受暗流、波浪影响,造成操控困难、系统稳定性差等问题,建立遥控水下机器人（Remotely Operated Vehicle,ROV）不同运动的控制模型,考虑电机和导管螺旋桨推进器的传递函数对ROV控制系统的影响,确定定艏向和定深控制系统的闭环传递函数,结合模糊控制和比例积分微分（Proportional Integral Differential,PID）控制法,得到模糊PID控制器,基于MATLAB/Simulink环境进行ROV定深度运动仿真和ROV水平面艏向定偏角运动仿真。结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制具有更优的ROV定艏向和定深度控制效果,不会发生超调现象,在抗干扰能力和响应速度方面具有明显的优势,可有效地实现ROV定艏向和定深度运动控制。     

ROV发展现状与其在海洋石油行业应用前景

ROV(有缆遥控水下机器人)是重要的现代水下作业工具,具有海下勘探、观察和作业等功能,并凭借着高可靠性和高安全性的优势,成为了海洋石油行业的新兴作业机械。通过比对国内外知名水下机器人公司的典型产品,介绍了ROV的发展现状与其在海洋石油工程中的应用状况。根据我国海洋环境特点和海洋石油的开发维护需求,提出了未来ROV需要具备的关键技术和发展趋势。以期推动ROV在海洋石油行业中的创新和发展。     

复杂构型水下机器人水动力导数及运动性能预报

基于黏流理论的数值计算软件FINE/Marine求解机器人本体以不同时间周期进行纯升沉、纯横荡、纯转艏和纯纵荡运动,得出带缆遥控水下机器人（Remote Operated Vehicle,ROV）受到的垂向力、横向力（矩）、转艏力（矩）和纵向力。基于MATLAB软件平台,利用系统辨识方法确定4个自由度线性水动力导数,将其代入运动数学模型,完成复杂构型水下机器人的回转运动预报。     

卡爪式水下连接器ROV作业接口技术研究

在进行深水水下连接器的安装、维护和维修作业时,由于水深超出了潜水员安全作业的范围,需要采用远程遥控机器人(ROV)、使用相应的水下操作工具。因此,连接器及其操作工具上应设计合理的ROV操作接口。以在深水中应用最广泛的卡爪式水下连接器为例,分析了需要ROV执行的水下作业内容及所需的作业工具。总结了ROV水下作业时的固定方式、操作接口位置布置、操作空间要求及操作接口形式,结合卡爪式水下连接器的特点,推荐了其ROV操作接口的设计方法。     

水下机器人在OBN海底布放中的应用

目前,OBN海底布放通常采用人工抛放和水下机器人精确布放相结合的方式,在水深小于100 m、流速较小、水下地形平坦区域采用人工抛放;在水深大于100 m、流速较大、水下地形较复杂区域采用ROV精确布放.因为ROV单次下水可携带的OBN数量有限,这严重制约了 ROV精确布放OBN的效率,此文结合实际工程案例介绍了一种专门...     

1 500 m级国产水下卧式采油树样机码头浅水试验

宝鸡石油机械有限责任公司研制的1 500 m级水下卧式采油树样机在完成厂内试验的基础上,在烟台近海码头水深约18 m处开展了浅水试验。介绍了该采油树样机概况、浅水试验场地及配套设备、浅水试验内容及工艺流程。重点介绍了该采油树在码头陆地的测试情况,以及浅水试验情况。浅水试验结果表明:该采油树的安装回收功能、遥控潜水器(ROV)操作性能和远程控制功能均满足设计要求。为水下采油树未来的工程海试提供了重要的实践指导,进一步推动了深水采油树的国产化研制进程。     

ROV扭矩工具系统研制与应用

ROV扭矩工具(TT)是深水水下油气田开发过程中使用的水下机器人(ROV)作业装备。ROV扭矩工具系统是以ROV为核心,包括扭矩工具本体和控制系统,其结构尺寸和工作能力与工作效率是影响水下作业的便利性与作业成本的关键因素。依托南海某气田水下生产系统,参考ISO13628-8等规范,设计出具有多尺寸自适应接口、牙嵌离合换挡结构和锁紧机构的扭矩工具及其控制系统。采用有限元分析软件对扭矩工具关键部件进行仿真分析。完成了扭矩工具的样机研制并进行测试。测试结果表明：水下ROV扭矩工具的锁紧、解锁功能,换挡功能,马达闭环控制功能均可实现,技术参数满足设计要求。研究成果对ROV扭矩工具及其控制系统的技术发展和产品开发均有借鉴意义。     

深水水下分离器ROV检测技术研究

以深水分离器的水下检测技术为研究对象,介绍了水下机器人(ROV)深水检测技术情况,对深水分离器在海底作业时可能发生的一些事故做了详细的评估。以此为背景,分析得出深水分离器水下检测的主要工作内容,同时对ROV在进行深水分离器水下检测工作时的应用做了详细的说明。     

海底管道应急回收技术研究

海底管道应急维修方法分为水上维修和水下维修。国内海底管道主要铺设于水深300 m以内的浅水区域,其维修主要采取水上维修方法,因此海底管道应急回收技术是水上维修中的关键步骤,但该技术在国内尚属薄弱环节。以恩平23-1项目为例,介绍了一种新型的海底管道拖拉头的设计及其在水下的安装步骤,在此基础上阐述了使用上述设计的拖拉头进行海底管道回收的具体步骤等内容。工程实践表明,该技术不仅可用于海底管道切割后提吊回收至甲板,也适用于废弃海底管道的水下拖动、移位等作业;该技术适用于水深较浅、且海底管道状态良好的情况。若海底管道服役年限过长,回收前需要安装浮袋以降低海底管道所受应力,对于水深300 m以上的深水区域,需由ROV进行操作,并配备专业ROV开孔工具,施工难度较大。     

水下机器人在深水OBN地震采集中的应用

海上地震采集时采用传统的海面投放方式布放深水海底节点(OBN)时点位偏差较大,无法满足基本的勘探精度要求,因此近年来水下机器人(ROV)被引入到海上地震采集行业.结合非洲东部某近岛海域OBN采集实例,讨论了 ROV在深水地震采集应用中的主要环节,包括动态定位船和ROV系统构成及原理,ROV系统在OBN采集节点布放及回收...     

基于CFD的ROV航速预报

基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）理论，根据剪切应力传输 （Shear Stress Transfer，SST）模型 湍流模型数值求解和雷诺平均方程（Reynolds-Averaged Navier-Stokes equation，RANS）原理，通过切割体网格划分法计算三自由度运动模式下遥控无人潜水器（Remotely Operated Vehicle，ROV）的二阶阻尼系数、线性阻尼系数、ROV附加质量，建立ROV三自由度动力学模型。采用STAR-CCM+计算单个导管螺旋桨的各水动力数值，考虑ROV对导管螺旋桨的影响，计算其水动力性能。在此基础上，进行ROV动力与阻力的匹配，提出一种基于回归曲线法的航速预报方法以实现ROV航速预报。结果表明：单独螺旋桨产生的推力之和可作为ROV的总推力；在固定螺旋桨转速的情况下，在预估航速附近设置多个航速点，通过迭代法和回归曲线的方法确定此转速下推力与阻力相等的航速点，可实现螺旋桨不同转速下ROV航速的预报。     

海洋平台钢悬链线立管安装监测技术研究

为在深海复杂工况下把平台立管安装到位,需对安装过程进行监测。综合考虑船舶位移、升沉补偿、立管吊装变形,以声纳和远程操作潜水器（ROV）监测系统为技术支撑,监测管线着陆区位置、悬链线形态、以及海底地形等参数,指导立管的安装过程。形成一套完善的钢悬链线立管安装监测技术,促进我国深海石油的发展。     

有缆机器人在深水节点采集勘探中的应用及发展趋势

在巴西、墨西哥湾、西非等深水成熟油田区使用海洋地震勘探节点采集系统进行高精度地震勘探,能比常规拖缆勘探更进一步获得油田区内的高品质地震资料,提高探井成功率及资产投入产出比,因而被广泛采用.使用一条ROV节点仪器勘探船同时投放2台工业级水下机器人,并携带多个节点采集单元在深水海底进行投放.但受该类型水下机器人固有局限性所...     

海洋工程管道对接方法及技术

介绍了海底管道的对接方法(焊接和机械连接器连接),阐述了国内外海底管道对接方法的现状,指出了海底工程管道对接需要发展的关键技术:对焊接过程进行监控,采用自动化遥控焊接;采用高压MIG焊接和摩擦叠焊;研制包括各种连接器和连接机具等的自动连接系统;水下机器人。最后认为,研究开发具有自主知识产权的深海管道对接方法及技术是海洋油气资源开发的需要,也是实现我国海洋战略的重要技术支撑。     

无线遥控机器人“探索Ⅱ号”为燃气管道做“内窥镜”检查

美国卡内基梅隆大学的机器人专家组从20世纪末开始研究,为使用中的燃气管道创制更完善的检测设备。该团队推出了长2.4 m、质量为30 kg的无线遥控机器人＂探索II号＂,最近在宾夕法尼亚州的试验中成功通过了蜿蜒曲折600 m、老PIG（美国早先研制的一种＂智能化管道检测仪表＂）不能潜入的复杂管道。     

多波束系统在智能水下机器人中的应用展望

在进行深海地形探测方面传统的船载多波束存在精度低、成本高、效率低等问题,不能完全满足深海探测需求。采用智能水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)进行深海探测和考察,已成为重要的发展趋势。分析传统船载多波束系统工作的弊端,结合AUV的特点阐述其搭载多波束系统进行深海探测的优势,介绍国内外应用现状,提出我国多波束系统在AUV应用中可能遇到的问题及展望。     

深海技术是国力的较量

深海探索,世界各国不甘示弱。人类已经进入了海洋开发利用的新时代。每向海底深入一米,对技术的要求就更高一层。美国:海底实验步步深入据介绍,美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家,"阿尔文"号深潜器曾在水下4000米处发现了海洋生物群落,"杰逊"号机器人潜到了6000米深处。1960年,美国的"迪里雅斯特"号潜水器首次潜入世界大洋中最深的海沟—马里亚纳海沟,最大潜水深度为10,916米。为了得到整个洋壳6000米的剖面结构,从而获取地壳、地幔之间物质交换的第一手资料,美国自然科学基金会从1966年开始筹备"深海钻探"计划。1968年8     

承受幸福

英国遥控深海机器人“埃西斯”最近对南极海底进行了考察，并拍摄到了丰富的海底生物，为了解南极海底的过去和未来提供了新证据。     

基于组合优化算法的ROV控制器参数优化仿真

为解决有缆水下机器人控制器设计中多参数优化效率低、拟合响应面模型复杂的问题,本文提出了田口法与序列二次规划法结合的优化方案。应用田口正交实验在全局选定初值,将初值代入序列二次规划法进行局部精确收敛。采用田口法的组合优化方案,对有缆水下机器人控制器参数进行优化。仿真验证结果表明,优化后的有缆水下机器人跟踪螺旋路径效果良好,鲁棒性良好;相较于拉丁超立方的组合优化方案,田口法的组合优化方案迭代次数降低了70次,目标函数缩小了23.2%;相较于田口法,速度超调量减小,更具鲁棒性,该组合算法可高效地解决ROV多参数优化问题。     

浅海轮式作业型ROV结构设计及分析

适用于浅海水域复杂地形的作业型水下遥操作机器人是浅海油气高效、低成本开发的关键技术之一。提出了一种新型摇臂悬架轮式ROV构型,设计了本体结构和浮力单元;利用建立的摇臂悬架数学模型对悬架的力学性能和越障能力进行了计算。建立了轮式ROV的运动学和动力学模型,分析了复杂地形工况下的抗倾覆能力和抓地性能。结果表明,新型摇臂轮式ROV的悬架结构满足冲击载荷的强度要求,垂直台阶的越障能力为427 mm,通过凹坑时载体的最大侧倾角小于0.5°,各轮附着力均值保持在85N以上,通过性能较好。