ROV模糊控制导航方法

本文提出一种水下ROV(Remotely Operated Vehicles)的模糊导航方法和基于该方 法的控制器结构．通常由于水下环境光照不足或是水质混浊，很难依赖摄像机准确地为ROV 导航，引导ROV到达预定目标，尤其是工作空间存在障碍物时，ROV很可能发生碰撞．文中提 出的模糊控制方法，将ROV在3D空间运动的状态、局部环境信息以及导航规划数据表示为多 重模糊条件，然后结合ROV的导航特点，建立了一个三级模糊控制器，该控制器使用同一种 控制模式完成ROV有障碍和无障碍的导航任务．仿真实验结果验证了所提出方法的有效性．     

水下机器人在核电厂取水口海生物监测中的初步应用

本文结合水下机器人(ROV)在阳江核电厂取水口海生物监测中的应用实例,介绍了ROV的原理、系统组成、主要功能、作业流程,总结出国产水下机器人(ROV)用于核电厂冷源取水口海生物监测的优势,同时展望水下机器人在我国核电行业应用的广阔前景。     

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...     

水下狭窄环境中ROV的自主返回控制

为满足缆控水下机器人（remotely operated vehicle,ROV）在水下狭窄环境中作业完毕后的顺利回收需求,研究仿真ROV的路径跟踪以及动力定位系统。基于非对称ROV构建数学模型,利用李雅普诺夫函数,采用反向递推和反馈线性化,设计了基于反步法的自适应控制器。该控制器通过反馈线性化,将已知非线性参数转化成线性参数,不确定的非线性参数应用自适应控制律进行放宽。通过仿真对该控制器应用于ROV的可行性进行验证表明:基于反步自适应控制以及视线导引的算法,ROV在水下狭窄环境中路径跟踪效果良好,动力定位稳定,鲁棒性良好,能够很好地解决ROV模型的不确定性与非线性问题。该控制器为ROV在水下狭窄环境中的回收作业提供了很好的解决方案。     

数字孪生水下三维实景数据底板获取技术研究

为了获取高精度的水下三维模型细节纹理结构,满足数字孪生建设对水下三维实景数据底板获取的需求,实现对水下构筑物的实时可视化动态监测,基于GNSS技术、USBL技术研究构建了水陆一体化定位技术,融合水陆一体化定位技术、有缆ROV和水下摄影测量设备等研发了水下摄影测量系统,实现了数字孪生水下三维实景数据底板的获取,并采用多波束测深系统、水下三维全景成像声纳系统等对水下摄影测量系统获取的三维实景模型数据成果精度进行了验证,结果表明：水下摄影测量系统获取的三维实景模型精度满足规范要求,可用于数字孪生流域、工程等水下基础数据底板的建设,也可为水下高精度三维场景重构再现和水利工程水下构筑物实时动态监测提供技术支撑。     

基于多深度对抗网络的ROV水下目标检测

有缆水下机器人ROV是水下工程作业的重要工具，但由于不同水质特性及水中散射折射的影响，ROV水下图像普遍存在失真模糊、分辨率低等问题。为此构建深度分离可变形卷积代替原始卷积，采用高效表达稀疏性的特征提取结构实现对ROV水下目标的特征提取；再运用多深度机制的改进GAN网络生成器和类似马尔可夫架构的判别器建立数据集，增强水下图像；最后构建多项损失函数，提升网络的泛化性能并实现对ROV目标的快速检测。水下实验结果表明，该水下图像增强方法提高了ROV目标检测精度，符合预期要求。     

中国研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。ARV是一种集自治水下机器人(AUV)和遥控水下机器人(ROV)技术特点于一身的新概念水下机器人。它具有开放式、模块化、可重构的体系结构和多种控制方式(自主/半自主/遥控),自带能源并携带光纤微缆,既可以作为AUV使用,进行大范围的水下调查,也可以作为ROV使用,进行小范围精确调查和作业。与传统的AUV相比,ARV可以携带机械手,增…     

深海ROV伺服控制方法研究及其仿真

针对深海水下机器人(ROV) 处于深海环境中受到外界干扰的伺服控制这一问题, 首先建立推进器推力分配结构, 推导得出作用在ROV本体上相应的实际推力; 然后依据PID 原理和模糊规则, 构造模糊PID 控制器, 实现ROV消除外界干扰恢复静止稳定状态的伺服控制; 最后通过仿真实验表明了所构造的模糊PID 控制具有较好的动态性能和稳态性能, 显示出良好的伺服控制性能.

     

基于VxWorks的水下机器人通信系统设计

针对水下机器人（ROV）在深海高噪声干扰环境中工作的特点,设计了一套基于VxWorks实时操作系统的ROV整体通信系统,实现了水下核心控制器对水下分系统快速高效的信息采集和数据分配,水下系统和水面控制器稳定实时的数据交换;硬件方面设计了以CAN总线为基础的水下通信系统,通过FPGA实现了CAN总线和PC104总线之间的时序逻辑转换,软件方面设计了基于TCP/IP协议栈的水面操控台和ROV之间的网络通信方式和水下各系统之间的CAN总线通信方式,着重介绍了基于缓冲队列的网络通信编程;通信系统数据测试实验表明：CAN总线通信和网络通信均具有良好的实时性和可靠性,满足最初的设计需求,而且采用模块化设计,便于维护和移植。     

水下机器人递阶－分散式控制系统研究

本文给出了水下机器人（ＲＯＶ）的一种递阶－分散式计算机控制系统。通过计算机硬件和软件的并行处理技术，解决了ＲＯＶ控制的实现问题。实际应用表明，该系统具有结构简单，运算速度快等特点．     

Virtual-environment-based navigation and control of underwatervehicles

A remotely operated underwater vehicle (ROV) the Phantom S2, is being converted to an autonomous underwater vehicle (AUV) for shallow-water and coastal environments. After an overview of issues associated with designing and implementing an automated monitoring system, we provide justification and motivation for our research and define ecosystems and ecosystem management. We then discusses how the ROV to AUV conversion is being done by using mostly commercially available of-the-shelf hardware and software technologies. We then present the fundamentals of the three-layer fuzzy-logic navigation scheme for the underwater vehicle, as well as details pertaining to the virtual-reality-based environment modeling approach     

Sea floor geometry approximation and altitude control of ROVs

This paper presents a method for sea floor geometry approximation in a local region beneath a remotely operated vehicle (ROV) for use in altitude control. The method is based on Doppler velocity log (DVL) altitude measurements and ROV state estimates. The ROV altitude and sea floor gradient, which are obtained from the sea floor approximation, are used in a guidance law for altitude control. The altitude observer and guidance law have been implemented in the control system of NTNU׳s ROV Minerva. Results from simulations and sea trials demonstrating the performance of the proposed altitude estimation and guidance system are presented in the paper.     

模糊控制技术在水下机器人动力定位中的应用研究

根据水下机器人动力定位控制过程中存在非线性、耦合、干扰大等特点，设计了一个基于规则的模糊控制器。应用该控制器对水下机器人在纵垂方向上的动力定位进行仿真研究。仿真结果表明该方法是可行的。     

Undersea optical stationkeeping: Improved methods

Submersibles require the capability to accurately maintain their position when they are observing, photographing, or working at a site. The most direct way for an ROV or AUV to maintain position in the near bottom environment is to track or lock onto stationary objects on the ocean floor. A particular advantage of an optical stationkeeping system is its ability to use natural rather than manmade beacons. Several improvements to our previously reported optical flow methods for the detection of vehicle motion have been investigated. Experimental results indicate that an adaptation of Newton-Raphson search combined with the use of a low-noise, high accuracy camera can drastically reduce the number of image points at which computations need be made. Other experiments with an algorithm, which accounts for illumination variations that one may encounter in undersea environments, show significant improvement in the estimation of optical flow and vehicle motion.     

深海ROV及其作业系统综述

介绍了目前世界上主要的深海ROV及其作业系统配置情况,以便为ROV作业系统的总体设计提供相关参考. 然后分别针对水下机械手的研制思路和水下作业工具的研究状况及难点等进行了分析与评述,给出了相关建议.     

Development of a stable localized visual inspection system for underwater structures

To avert potential crisis from Japan’s aging infrastructure and declining birth rate, the Japanese Government is planning to introduce robotic technology for the inspection of social infrastructure (such as pipes, dams, and bridges). Recording underwater positions is a difficult task for human divers who undertake conventional dam inspections. This study presents the Anchor Diver 5.2 system for efficient and effectual dam inspection. Anchor Diver 5.2 is based on an extended-tether-maneuvered remotely operated vehicle (ROV) equipped with cameras. The ROV is lowered into water by a hoist system from a boat and implements a visual survey of the concrete underwater structure. To improve the visibility of the ROV in murky and cloudy water, a novel concept named Water Loupe is proposed. In addition, a simple boat-fixing method is proposed to provide a stable base on the water surface, and the underwater position of the ROV, which cannot be accessed by global positioning systems, is recorded using a feasible localization method. Finally, the developed system was evaluated in field experiments conducted in the Amagase Dam, Japan, and its merits and problems are discussed.