自主水下航行器折叠天线设计

通过对水下机器人的主体外形以及传统水下机器人的外附体进行建模,运用CFD流体软件对其进行仿真分析,发现自主水下航行器外附体中,天线产生阻力最大.天线是自主水下航行器必不可少的通信模块.针对天线带来的大阻力问题,设计出两种折叠天线机构.运用ADAMS软件对比了两种折叠天线机构运动性能参数;运用SolidWorks的应力仿...     

高机动自主水下航行器的仿生设计研究

基于黄鳍金枪鱼的生理结构特征,以及鱼类的体干尾鳍推进模式（BCF）和中鳍对鳍推进模式（MPF）,运用仿生工程学原理,开发出高机动自主水下航行器。通过柔性鱼体机构、推进器、沉浮水舱、控制系统和航行稳定性的仿生设计,航行器在水下实验中可自主完成高速巡航和多种机动方式水下作业。建立的水下试验平台可有效应用于仿生推进模式特征参数和推进性能内在关系的研究同时为改善自主水下航行器的机动性能提供了新的设计思路。     

一种具备数据驱动能力的自主水下航行器控制系统设计

针对目前大部分自主水下航行器（AUV）采用预编程的工作模式不适用于动态海洋环境观测的问题,开展了基于数据驱动的控制系统研究。为了实现对动态海洋环境的自适应观测,提出了一种具备数据驱动能力的AUV控制系统设计。该控制系统在总体设计上采用双控制板的分布式架构并使用星形网络拓补结构方便内部通信以及后续设备拓展;硬件设计上使用模块化思想管理传感器并使用多种通信设备的融合工作保证通信的快速性与稳定性;软件上使用多线程并行设计并在上位机添加手柄遥控功能;最后通过仿真实验验证控制系统性能。实验结果表明该系统控制超调量为3%;滞后时间为2 s,满足海洋现象观测需要。该控制系统具备搭载数据驱动算法的能力,为基于数据驱动的动态海洋观测模式提供了硬件平台。     

水下滑翔机器人控制系统研究与开发

文章首先介绍了水下滑翔机器人的组成结构和工作原理,其次提出了水下滑翔机器人的控制系统方案,再次说明了控制系统软、硬件的设计与实现,最后完成了水下实验。实验结果证明控制系统设计合理,运行稳定,可以满足控制要求。     

水下航地器控制系统数据采集器

本文介绍了一种用于水下航行器控制系统分析研究的数据采集器的硬件和软件。通过半实物仿真试验和实航试验,表明该数据采集器性能良好,满足控制系统分析研究的需要。     

水下自主航行器微光照相机驱动系统设计

提出了基于水下自主航行器的EMCCD微光照相机驱动系统设计方法。首先,分析了EMCCD输出噪声的组成,根据暗电流噪声和时钟感生噪声的关系,给出了常规功率驱动的器件选型原则和设计方法;讨论了使用图腾柱电路实现电子倍增驱动的功耗问题,并给出了改进方案;使用高频系统时钟实现了驱动相位和脉宽的微调,解决了驱动时序波形幅度重叠率不足的问题;最后,给出了使用CCD201-20搭建的水下相机结构和实验结果。实验结果表明,系统产生的常规驱动信号频率为时钟频率10 MHz,串行转移时钟的幅度重叠率优于50%,并行转移时钟的幅度重叠率优于90%,驱动信号的相位调整精度为18°,脉宽调整精度为5 ns,驱动波形稳定、平整,电子倍增驱动信号高电平可调,功耗相较于优化前降低7.2%。本文所介绍的EMCCD驱动系统设计方法充分兼顾了驱动系统的噪声、体积和功耗问题,可以广泛应用在水下微光成像乃至常规CCD领域。     

我国自主/遥控水下机器人研究现状

随着科学技术的不断进步,我国在水下机器人领域取得长久、持续的发展,各种类型的水下机器人日益增加。其中,自主/遥控水下机器人（ARV）作为水下机器人发展过程中的一种新型混合式水下机器人应运而生,其融合了自主水下机器人（AUV）和遥控水下机器人（ROV）的功能,既可以携带通信电缆,又可以自带能源,具有自主与遥控相结合的多种作业模式的特点,在最近几十年被广泛研究并取得了优异的成绩和重大的进展。重点介绍了我国自主/遥控水下机器人的研究现状和应用案例。     

太阳能水下自主航行器发电系统设计

首先介绍了太阳能水下航行器光伏系统的一般结构,然后对太阳能电池阵列的设计和太阳能充电器部分做了重点研究.提出了太阳能电池阵列的设计和太阳能充电器的设计,并研究了基于变步长扰动观察法的太阳能最大功率跟踪(MPPT),描述了蓄电池的充电控制策略,给出了具体的软件实现方法.     

谈水下远程自主航行器的主推电机自学习判据

分析了水下远程自主航行器造成主推进器过流或短路故障的因素,确认了主推电机自学习不成功是故障原因,提出了主推电机自学习判据的改进措施,并经试验验证了其正确性。     

一种水下机器人的水面平台控制系统设计

针对水下机器人进行水下检测时的实时控制和监控问题,对水下机器人的推进器结构、运动方式、通讯方式、机体状态显示方式、运动控制方法等方面进行了研究,对水下机器人实现高效水下检测所需的各功能需求进行了归纳,提出了一种基于Lab VIEW的ROV水下机器人的水面平台控制系统,利用实验水池对水下机器人的人机交互界面和摄像头拍摄图像进行了测试。研究结果表明,该系统能实时监测水下机器人的各项性能数据,能够实现通讯连接、机体状态显示、运动控制等多项功能,实时控制响应迅速,实时监控效果好。     

水下机器人的设计与CSMA/CD局域网控制系统的研究

通过对水下机器人的结构设计.对耐压电子舱的耐压性进行了理论值校核和仿真实验,求出了耐压电子舱的在水下所受的应力.在控制原理中,介绍了总体的运动控制总体框架图,并对BeagleBoard驱动功率器件和Arduino Mega2560控制器进行了选择和参数分析.分析了CSMA/CD技术局域网控制,采用CSMA/CD技术局域...     

自主航行器及其技术发展趋势研究

自主航行器在对未知自然领域的开拓及探索中扮演着不可或缺的角色,其重要性不言而喻。现介绍了自主航行器的技术特点及相关分类,并重点研究了其未来的技术发展趋势。未来自主航行器的技术重点主要将会集中于智能化、低成本、小型化、高精度、自诊断、高可靠性以及较强的环境适应性等方向。     

基于小波的无人潜航器航位推算算法研究

针对无人潜航器(unmanned underwater vehicle,UUV)在多普勒计程仪(Doppler velocity log,DVL)的量测噪声以及安装角偏离误差影响下,自主航行时不能满足长时间导航定位的问题,一方面基于Mallat算法的小波分解和单层重构方法对DVL量测速度进行滤波;另一方面,利用UUV湖试数据对传感器的安装偏离误差进行了校正。针对UUV在高纬度、长时间航行特点,采用地球参考椭球体作为地球几何形状的数学描述。最后对提出的导航算法进行了算法验证及自主导航控制试验,结果表明UUV的自主导航定位精度均小于0.5%,满足设计要求,并优于改进前的航位推算算法。     

水下航行器控制系统数据采集器

本文介绍了一种用于水下航行器控制系统分析研究的数据采集器的硬件和软件。通过半实物仿真试验和实航试验,表明该数据采集器性能良好,满足控制系统分析研究的需要     

基于变质心控制的低速水下航行器动力学建模

针对水下滑翔机器人在低速运动过程中常规鳍舵低的问题,提出了通过设在航行器内部的3个滑动质量块运动,改变机器人动力学系统质心,从而改变了作用在机器人上的流体动力力矩,进而改变其姿态角,从根本上克服了常规的鳍舵控制方法的不足。本文基于广义d’Alembert方程推导了基于变质心控制的水下滑翔机器人的4刚体9自由度动力学方程,进行了纵平面下的弹道仿真。     

基于CAD的自主式水下航行器几何模型参数化建模

为满足自主式水下航行器(AUV)多学科设计优化对几何模型创建过程自动化的要求,研究了基于CAD技术的AUV几何模型的参数化建模方法。首先对AUV几何模型特征进行具体分析,建立了AUV参数化的几何模型;然后在此基础上,以UG NX7.0软件作为开发平台,结合VC++工程应用,采用内部开发模式,驱动UG/Open API库函数,创建了AUV几何模型参数化建模的应用程序,并最终通过具体实例验证了该方法的可行性。     

水下生产控制系统液压管路设计及仿真

首先介绍了水下生产控制系统的组成及工作原理,按照设计要求,对水下生产控制系统液压系统进行了设计计算。主要包括阀执行器推力、运动速度及流量计算,液压系统油管内径尺寸计算,液压系统压力损失计算等,并用AMESim软件对液压系统的低压部分和高压部分进行了仿真计算,通过仿真结果曲线图,如果液压系统多个执行器相继打开的情况下对系统压力造成的影响可以忽略不计,符合设计要求,为今后水下生产控制系统液压系统的设计计算奠定了基础。     

基于视觉导引与旋转接驳的自主水下航行器末端入坞研究

基于单目单灯的视觉导引和具有旋转能力的接驳站,自主水下航行器的末端入坞得到了研究。首先对末端导引入坞方案的基本原理包括方案中使用到的各个坐标系进行了描述;自主水下航行器、可旋转的接驳基站和视觉导引系统组成了用以验证末端导引入坞方案的试验平台;该方案采用的导引控制算法包括视觉导引算法、自主水下航行器入坞控制算法和水下接驳基站的旋转控制算法,而视觉导引算法主要包含图像获取、图像二值化、噪声点消除和目标位置估计四个阶段;在固定接驳基站和旋转接驳基站两种情况下,完成了自主水下航行器末端入坞的水池试验,水池试验结果验证了本文提出的末端导引入坞方案。该末端导引入坞方案的优点及需要改进之处在文章的最后进行了介绍。     

水下机械手控制系统研究

为了研究海洋环境下水下机械手智能控制相关技术,在研究室所研制的无人无缆自主式水下机器人用机械手的基础上,从控制系统硬件和软件两个方面进行了水下机械手控制系统设计;为了实现上位机和下位机之间的信号传输,制定了双向通信协议;最后进行了调试实验,其结果验证了所设计的水下机械手控制系统的正确性和可靠性.水下机械手控制系统的设计为水下机械手智能控制研究奠定了基础.     

基于MEMS微型爬壁机器人自主控制系统设计

介绍了一种基于MEMS永磁轮式微型爬壁机器人。研究多种因素限制条件下微型爬壁机器人自主控制系统硬件和软件的设计方法。控制硬件主要包括微控制器、电磁微马达驱动器、无线收发器、电源管理、微型摄像头等模块。设计基于嵌入式实时操作系μC/OS-II的模块化控制程序,对爬壁微机器人不同行为的控制方法进行了研究,包括运动控制、能源监测、图像采集、无线传输等。制作了相应的原理样机,通过实验证明了所设计控制系统的可行性。