我国自主水下机器人技术进入国际先进行列

近日,由中科院沈阳自动化研究所承担的“潜龙一号”6000米无人无缆潜器(AUV)实用化改造”课题,以“优秀”成绩通过验收.该课题是中国大洋协会办公室制定的国际海域资源调查与开发“十二五”项目. 自2013年以来,“潜龙一号”先后完成了两次湖上试验、三次海上试验和两次大洋应用任务,在试验和应用期间,累计下潜122次,在近海底累计工作236.5小时,航程达712km,最大潜深达到5213m,单次下潜水下工作时间达到31小时,获取了大量的声学和光学探测数据,取得了丰硕的科考成果.     

潜艇水下空间机动仿真与分析

目前,研究潜艇空间机动的运动特性、操纵控制方法和战术运用,已经成为提高潜艇的作战能力和生存能力急待解决的课题。该文介绍了潜艇平面运动操纵方程和空间运动仿真数学模型,并在此基础上编制仿真程序,对潜艇空间机动的三种操纵方式进行了分析比较;依据潜艇操纵性理论,通过对潜艇水下低速和高速空间机动仿真,对低速和高速时潜艇定常螺旋运动、定常潜浮运动进行了比较,并分析了航速对潜艇横倾的影响,得出了高速空间机动较低速空间机动的优缺点。     

“探索者”号无缆水下机器人控制系统

机器人系统概况 “探索者”号无缆水下机器人是国家科委“863”高技术自动化领域的课题,它是我国自行研制的第一台无缆自治水下机器人。主要用于防险救生作业和海底资源考察,如在指定海域进行搜索,对失事目标进行拍照、录相,以及对失事海域现场的海洋要素进行测量。它的工作深度为1000米。最大航速大于4节,侧移速度大于1节,下潜速度大于0.5节。续航能     

我国第二台6000m自治水下机器人CR-02通过验收

近日，“CR-02”6000m自治水下机器人研究与开发课题验收会在青岛召开，至此，该项目在完成高水平研究与开发和大量湖海试工作的基础上正式结题，成为我国继“CR-01”后又一个深海科学考察和探索的高技术平台。     

基于蚁群模拟退火算法的水下机器人路径规划

全局路径规划是水下机器人(AUV)研究领域的重要课题之一,文中研究已知障碍物环境条件下的水下机器人路径规划问题;提出一种分布路径规划方法,首先建立移动机器人路径规划的数学模型,介绍了蚁群算法、模拟退火算法的原理,然后考虑到蚁群算法搜索时间较长,易出现停滞现象的缺点,提出蚁群模拟退火算法来解决大范围海洋复杂环境下水下机器人的路径规划问题;通过仿真实验,表明所提算法有效,并且计算简单、收敛速度快,能够满足水下机器人导航的要求.     

基于水平集的围猎式水下传感器节点布置研究

水下传感器网络作为一种探索和开发海洋的新方法,在人类不易接触的水下区域的探测和监测中发挥着重要作用,是无线传感器网络领域研究的热点.在水下空间中传感器节点如何自主调整位置实现对"兴趣域"的覆盖和监视是一个重要课题.该文引入水平集理论LSM,提出了一种基于水平集的围猎式水下传感器节点布置方法.在该方法中网关节点根据传感器...     

基于节点重部署的水下传感器网络三维栅栏覆盖

水下传感器网络是近年的研究热点,如何高效实现三维栅栏覆盖,仍是一个开放的课题.把三维栅栏覆盖转化为二维区域覆盖空洞修补,针对栅栏平面上的覆盖空洞,设计穿过空洞质心的垂直修补线段.提出了基于节点重部署的能量高效的三维栅栏构建算法(Bmon),针对栅栏平面上的覆盖空洞,选择移动能耗最小的节点移动到空洞的垂直修补线段上,修补覆盖空洞,实现三维栅栏覆盖.仿真结果验证了该算法的有效性.该研究对三维覆盖研究有一定的理论和借鉴意义.     

水下摩天楼

摩天大楼伊始,设计师就将如何使空间得到最大程度的利用作为主要目的,而螺旋海底摩天楼（Gyre Seascraper）则更进一步地将人类的使用空间在海羊中进行排列与规划。     

水下狂飙

著名游戏极品飞车系列的第8作叫《地下狂飙》,但人们的创新精神则会时常颠覆传统的思维方式,Rinspeed s QUba就是在陆地上能跑,在水下也能狂飙的家伙。尽管水下“路面”不能同地面相提并论,行驶速度也要打点折扣,不过开着这个跑车在水下给鲨鱼们秀一圈也未尝不可。令人费解的是其外形竟然是敞篷设计,难道驾驶者非得穿着潜水衣才行？     

基于GPS差分和超声波定位的组合式水下立体定位系统设计

本课题主要研究在分析GPS差分定位技术、水下超声波定位技术的基础上,采用水上海洋GPS浮标构建海面基准控制网,然后利用超声波定位方式,确定水下载体坐标位置的组合式立体导航定位方式。GPS水下立体定位导航系统,是在GPS相对定位原理确定水上GPS浮标坐标位置的基础上,再基于空间后方交会原理,利用超声波定位,确定水下用户位置的水面-水下立体定位方式。该系统既可克服传统GPS浮标定位模式在水声基阵设置和作业效率方面的弊端,同时又克服了INS惯性导航所引起的误差传递累积、造价高昂等缺点。     

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…     

水下疏浚机器人

水库底部淤积泥沙会造成上游河床升高,蓄水量减少.为解决这个问题,延长水电站的寿命,日本通商产业资源能源厅委托电源开发公司研究排沙技术。电源开发公司与在原制作所合作,开发了适用于排沙的遥控水下疏浚机器人,并在天龙川秋叶水库进行了试验。试验结果表明,该机器人可在地形、土质复杂的水库底部行走及排沙清淤,并以高浓度泥浆的形式将淤积的泥沙排送到地面上来。     

面向水下阀门开闭的水下机械手轨迹规划仿真

为了实现水下机械手自主旋转水下阀门自动控制优化设计,研究了水下机械手的轨迹规划.水下机械手自主旋转水下阀门过程分为接近、旋转两部分.在机械手接近阀门的规划轨迹中,引入梯度投影法(GPM)优化关节角,并提出了一种新的配置GPM优化因子方案;在机械手旋转启闭阀门轨迹规划中,使用五次多项式完成关节空间轨迹优化并形成末端的圆形轨迹,结合几何法和欧拉角法求解运动学逆解;在Matlab中完成仿真,证明了GPM比加权最小范数法更好的关节角优化效果,实现较高的末端轨迹精度;验证了圆形轨迹和逆运动学理论的合理性.     

水下机器人关键技术研究

水下机器人作为人类肢体和大脑在水下的延伸,可以在人类无法到达的深度和广度上进行探测、识别和作业,为海洋的开发、水下工程建设和海疆的防卫作出不可替代的贡献。     

水下飞机起飞了

尽管霍克斯设计了军用、商用及科学用潜水舰船,但他认为,潜水最深的舰船老掉牙了,其中包括勘查"泰坦尼克"号的著名的"阿尔文"科考船.多年来潜水舰船尽管不断改进与更新,但仍不能满足需要.为了重振人类海洋探险的雄风,他制造了名为"深水飞行员"的水下飞机.     

遥控水下机器人系统在水库大坝水下检查中的应用

通过遥控水下机器人系统在水库大坝面板趾板、水库进水口、宋代古陂等工程水下检查中的实际应用,总结遥控水下机器人在清水环境下渗漏点查找、浊水环境水下冲刷检查、流动水环境水下金属锈蚀检查、易缠绕环境条件下水下检查的应用技巧,归纳遥控水下机器人系统的特点、技术优势及适用范围,为解决遥控水下机器人系统应用中出现的线缆易缠绕及难以发现大坝渗漏点等问题积累经验。     

水下传感器网络安全研究

水下传感器网络是一种新型的水下网络系统.文中分析研究了水下传感器网络面临的安全威胁、攻击和安全问题,结合水下环境和水下传感器网络特点,分析了严重威胁水下传感器网络的攻击.由于水下传感器网络和水声信道的特性,水下传感器网络易受各种恶意的攻击,特别是低成本的拒绝服务攻击会严重破坏网络的服务.现有的陆地传感器网络的安全策略不能直接移植应用到水下传感器网络,并且这些安全策略都是针对某一协议层,由于分层策略的缺点和限制,分层的安全策略不能有效防护混合攻击和跨层攻击,水下传感器网络应采用跨层安全体系结构.     

水下机器人定位算法

水下机器人的定位信息一般应包括位置信息和航向信息。选用超声波传感器测距,再作圆弧求交点的方法可获取位置信息,给出2种计算位置的算法;水下环境复杂,机器人的航向信息难以获取,建立拟合机器人的历史位置信息的曲线,进而对曲线进行求导来近似代替机器人航向的航向估计模型。水下实验验证了定位算法的可行性及可靠性,位置定位绝对误差小于20 cm,航向定位绝对误差大都在10°以内,满足定位要求。并分析定位误差来源,给出航向算法的修正模型。     

水下检修用机器人

日本东芝公司开发了为发电设备或核反应堆在水下进行检修用的水下机器人,其中用于发电设备的水下检修已达到实用化程度.为使机器人能进入狭小的场所,所开发的机器人尽量做到小型化,它的外形尺寸是,直径为150mm.长度为200mm,重量为1.7kg.     

水下推进器控制系统设计

水下推进器控制系统是复杂、非线性、时变、耦合且对控制策略要求很高的控制系统,常规PID控制很难满足控制要求.针对水下螺旋桨型推进器控制系统提出了一种经改进的模糊PID参数自适应整定控制方式,并利用MATLAB/Simulink软件平台进行了建模与仿真.仿真结果表明,模糊PID参数自适应整定控制的控制效果明显优于常规PID控制和单纯的模糊自适应控制方式.经比较和分析得知,所提出的控制算法具有良好的鲁棒性和实时性,从而验证了改进控制算法的可行性和有效性.