自主式水下机器人试验平台研制与实验研究

为了进行自主式水下机器人智能行为的研究,自行研制了“海狸”水下机器人试验平台．介绍了“海狸”水下机器人的系统结构,在分析推进器性能的基础上,通过数字罗盘、加速度计以及深度计等传感器获得的运行速度、角速度等位姿信息,建立了水下机器人前向运动模型,进行了水下机器人运动控制与状态监测系统的实验研究．水池实验结果表明,“海狸”水下机器人可实现自主式水下机器人的基本运动控制,所建立的水下机器人前向运动模型能够描述水下机器人试验平台的动态行为,状态监测算法能够识别水下机器人的典型故障,从而验证了所提算法的有效性,同时也验证了作为水下机器人智能行为研究载体的试验平台的有效性和可行性．     

光机电

核电领域水下异物打捞机器人中国科学院光电技术研究所自主研发的首台“水下异物打捞机器人”,主要用于对核电站反应堆堆芯上下部堆内构件吊出和回装堆芯时,进行水下监视观察及对落入的异物进行打捞,目前已交付大亚湾核电站使用。“水下异物打捞机器人”由水下爬行机、二维云台     

水下机器人运动控制神经网络的结构与学习方法

对水下机器人运动控制神经网络的结构与学习方法进行了研究,提出了带有局部回归结构的控制器网络结构、分步计算的运作过程、教师样本的生成方法以及变系数学习方法。水下机器人“Ｔｗｉｎ－Ｂｕｒｇｅｒ”的水池实验结果,验证了本文所提方法的有效性。     

哈尔滨工程大学发明船体清刷机器人

由哈尔滨工程大学研究团队设计、制造的“负压吸附式水下船体清刷机器人”成功申请专利，即将完成试验和测试，正式投放市场。     

微小型自主式水下机器人系统设计及试验

为了解决自主式水下机器人智能控制问题,设计了一种微小型自主式水下机器人。介绍了微小型自主式水下机器人的系统结构和关键部分系统,然后针对运动控制系统耦合问题,采用3个分控制系统方式实现水下机器人运动控制,最后进行了自主式水下机器人运动控制的试验研究。试验结果表明:研制微小型自主式水下机器人及其控制系统能够完成自主运动任务,实现自主化,为同类型的水下机器人提供参考。     

速度矢量坐标系下水下机器人动态避障方法

针对水下机器人能力有限问题设计了一种适应水下机器人能力的动态避障方法.以水下机器人对运动障碍物的相对速度信息建立速度矢量坐标系,在坐标系内,根据水下机器人速度矢量和障碍物速度矢量的相互关系以及水下机器人的能力,确定理论上能够避开障碍物的期望速度解集,然后按照满足碰撞时间条件的最小转艏避障原则求解水下机器人最优期望速度的大小和方向,使水下机器人能够以相对小的代价安全避开动态障碍物.仿真研究验证了此规划方法对躲避动态障碍物的有效性,该研究大幅度提高了水下机器人的智能水平.     

水下机器人运动规划中多目标遗传算法的选择方法

为探讨多目标遗传算法的选择方法对优化结果的影响,本文以水下机器人为对象,对多目标遗传算法的选择方法进行了分析和研究,提出了变权重系数法并对选择公式进行了修正,以水下机器人“Twin-Buger”为对象,进行运动规划的算例验证了本文所提出方法的有效性和可行性。     

水下微机器人的研究现状及分析

近年来 ,随着微电子机械系统 (MEMS)的发展 ,水下微机器人成为越来越受到关注的前沿研究课题之一 .本文综述了水下微机器人的研究现状 ,讨论分析了水下微机器人的研究内容和相关技术问题     

中俄合作研制深海载人机器人

中国船舶重工集团公司、中科院沈阳自动化研究所等机构与俄罗斯科学院，合作研制可潜深７０００米的被称作“海底卫星”的水下载人机器人。该机器人预计２００５年投入使用。这意味着中国将拥有对包括深海海沟在内的复杂海域进行详细探测的能力，中国开发海洋资源的步伐将大大加快。据悉，目前世界上只有俄罗斯、美国、日本等国家拥有类似潜深的水下载人机器人。该水下载人机器人长８米、宽３米、能载３人，其中一名操作员、两名科学家。机器人外观近似一个椭圆形球体，将有可能探测深达１万多米的世界最深海沟马里亚纳海沟。水下载人机器人…     

江苏科大研制成功“海蟹”号机器人

在第五届江苏省大学生机器人大赛暨第一届全国机器人运动会选拔赛上,由江苏科技大学曾庆军、陈伟等老师指导,6名研究生设计制作的海洋机器人“海蟹”号赢得了观众和评委的关注,荣获机器人自主创新设计项目比赛二等奖。“海蟹”号机器人长1m,宽和高均为50cm,重80kg,分为水上控制系统和水下机器人本体两部分。     

嵌入式数据库在水下机器人中的应用研究

为了提高水下机器人数据存储的效率与降低空间占用率,开展了水下机器人数据管理方面的研究.论述了嵌入式数据库Berkeley DB与RDM在水下机器人中的应用,介绍了其使用的方法步骤,根据试验要求设计了嵌入式数据库并进行了相应的试验.试验结果验证了嵌入式数据库应用于水下机器人中的有效性和可行性.通过对试验结果进行分析对比,为水下机器人应用嵌入式数据库提供了依据.     

仿生水下机器人运动控制方法研究

近年来仿生技术在水下机器人上的应用已经成为水下机器人的重要研究方向之一.仿生水下机器人采用尾鳍提供前进动力和改变航向,比传统的桨舵具有高效性和高机动性.根据仿生水下机器人水池试验结果讨论了其运动性能,并在此基础上提出了仿生水下机器人运动控制方法,最后通过仿真试验验证了该方法.根据试验结果得出,针对现阶段仿生水下机器人的运动能力,其控制内容和控制方法是合理、有效的.研究和试验表明,符合实际的仿真模型与可行的运动控制方法使仿生水下机器人运动性能得到了不断的完善和改进;最终实现"仿生-Ⅰ"号的纵向速度控制、艏向控制和深度控制,从而使其具有大范围的转移能力.     

相位耦合振子模型下的AUV自适应编队控制算法

针对多水下机器人编队问题,提出一种基于相位耦合振子模型的自适应控制算法。根据人工势场法和振子相位一致性算法,设计了多水下机器人队形保持和艏向一致的编队控制算法。考虑建模误差,采用反步法设计了自适应舵角控制律。设计了多水下机器人编队控制的仿真实验,以及多水下机器人进行曲线运动和梳状扫描的仿真试验。仿真结果表明,设计的多水下机器人编队自适应控制算法有较好的稳定性,对于多水下机器人编队研究及多种海洋探测应用具有重要的意义。     

光机电

<正>沈阳自动化所多种机器人平台开展消防救灾演练中国科学院沈阳自动化研究所和公安部沈阳消防研究所联合抚顺公安消防支队,对国家科技支撑计划课题"面向城区公共安全事件应急响应机器人化系列装备研制及示范"开展了示范应用演练。此次演练针对污染水域侦察     

基于神经网络的水下机器人航向角跟踪控制

以能量消耗量作为评价函数进行水下机器人运行规划的结果得到随时间变化的目标航向角和理论控制输出。本文探讨基于神经网络的追踪控制器以实现在运动控制过程中对水下机器人被规划航向角进行追踪控制,并探讨实际控制输出与理论控制输出的一致性问题以实现运动过程消耗的操作能量较小。水下机器人“Twin-Burger“航向角控制的游泳池实验结果验证了本文所提出方法的有效性和可行性。     

一种超小型碟型水下机器人设计

设计了一种超小型碟形水下机器人,该水下机器人利用两个螺旋桨,能够完成多个自由度方向的运动．与通常超小型水下机器人相比,该碟形水下机器人的特点是采用可两轴旋转的水平螺旋桨来同步实现机器人的升降与/或横向水平运动．详细分析与推导了超小型碟形自治水下机器人同步实现机器人的升降与横向运动的关系式,给出了实现横向运动应满足的控制力的条件;得出了保证碟形水下机器人横向运动应该满足的表达式．     

极大似然法在水下机器人系统辨识中的应用

主要探讨了极大似然参数估计法及其松驰算法,将它们应用于水下机器人运动模型的辨识中,利用水下机器人的海上类Z型试验数据,辨识得到某智能水下机器人水动力系数,并对比了两种算法的结果,可看出松驰算法有更好的收敛性,然后用辨识得到的水动力系数建立了水下机器人的运动模型,用运动仿真进行了模型验证,仿真结果表明辨识得到原数学模型是可靠的,本方法对于水下机器人操纵与自适应控制的研究有较大的实际意义。     

逆系统理论在水下机器人控制中的应用

本文研究水下机器人的航行控制问题,水下机器人模型具有高度的非线性和强耦合,用古典的控制方法对其进行高质量的控制很难.本文将非线性系统综合的一种新方法——逆系统动态补偿解耦控制应用到水下机器人的航行控制中,并给出了理想的仿真结果.     

核电领域水下异物打捞机器人

中国科学院光电技术研究所自主研发的首台“水下异物打捞机器人”，主要用于对核电站反应堆堆芯上下部堆内构件吊出和回装堆芯时，进行水下监视观察及对落入的异物进行打捞，目前已交付大亚湾核电站使用。     

Adaptive Swimming of Underwater Snake-like Robot in Different Underwater Environment

水下蛇形机器人在不同水下环境中的自适应游动

杨柯

（中国计量大学 机电工程学院, 杭州310018 ）

摘要：

本文介绍了水下蛇形机器人的凯恩动力学建模过程,构建了基于CPG和凯恩动力学模型的仿真验证平台。以游动速度最快为目标,研究了水下蛇形机器人身体曲线与水动力系数之间的关系;以躲避障碍物为目标,研究了水下蛇形机器人直线游动与转动的切换问题。

关键字：水下蛇形机器人;凯恩动力学模型;中枢神经发生器;自适应游动;最大游动速度