水下机器人在渤海海底光缆调查中的应用

渤海辽东湾A 构造区域受海底电缆的影响一直未能进行钻探评价,为了保证海底光缆的安全和钻井平台一次就位成功,将水下机器人技术首次应用于渤海来确定海底光缆的准确位置。介绍了水下机器人、TSS440 光缆探测系统、差分定位系统、水下定位系统等光缆探测设备及探测作业过程。现场应用表明,应用水下机器人技术可克服辽东湾水浅浑浊和水流影响的困难,成功绘制出海底光缆位置坐标和图,为该区块的钻井平台就位钻探评价井作业提供可靠的保证。     

水下机器人在海洋石油工程中的应用

海洋石油和天然气资源丰富、储量巨大,极具开采价值。在海洋油气资源开发中,特别是深水油气资源的开发,大量的水下作业需借助水下机器人来完成。水下机器人可潜深至潜水员难以下潜的深度进行作业,克服潜水员在深水工作中遇到的困难,且具备安全、高效的特点,已在海洋石油工程中广泛应用。     

海洋导管架四轮磁吸附式水下清洗机器人设计

海洋平台的导管架受工作环境限制而长期处于水下,表面极易被大量海生物附着,给安全生产带来巨大威胁,因此及时清洗导管架十分必要.总结了水下清洗机器人的研究现状,提出了一种永磁驱动的、四轮攀爬式双旋转刷水下清洗作业机器人的设计方案.对该机器人的吸附方式、清洗装置、驱动方式以及机器人车体等进行了理论分析与结构设计.吸附方式采用...     

基于混合体系结构的多水下机器人协调控制体系

针对由同构机器人组成的多水下机器人系统，由底向上构造出一个开放的多水下机器人协调控制体系结构，体系中的每一个机器人成员都基于混合体系结构的。通过仿真证明了该体系结构可以满足多水下机器人协控制的要求，并在此基础之上实现了包括三台水下机器人的编队航行仿真试验。     

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。     

漂浮式风电平台锚链检测机器人动力学仿真

提出一种新型锚链检测机器人用来检查海上漂浮式风电平台系泊锚链。与传统水下机器人相比,该机器人作业时沿锚链进行爬行作业。针对该新型锚链检测机器人,采用ADAMS软件对机器人沿锚链行进运动进行仿真分析。在此基础上,对机器人在锚链以45°和60°两种倾斜状态下的越障能力开展研究。结果表明,该锚链检测机器人在移动过程中运行平稳,符合结构设计要求,同时也为优化机器人结构提供重要数据。     

智能水下机器人的模糊自调整控制方法

建立了水下机器人运动的模糊自调整控制器,并将其应用于水下机器人的运动控制中,仿真结果表明该控制器的控制效果令人满意。     

基于DLBSOM的水下机器人集群任务分配与路径规划

为保证多自主水下机器人（Multiple Autonomous Underwater Vehicle, MAUV）在多目标冲突条件下执行探测任务,提出一种双层生物自组织映射（Double Layer Bio-inspired Self-Organism Map , DLBSOM）算法完成自适应正向-反向初始任务分配。针对受洋流和单体AUV有限能耗影响的MAUV探测任务容易出现的无效任务分配问题,引入一种带有能量激活函数的任务重分配策略来优化任务。建立任务紧迫性生物启发神经网络（Task Urgency Bio-inspired Neural Network , TUBNN）模型描述受洋流影响的水下环境,引入基于模糊互补判断矩阵的距离和供能强度因子,以说明洋流和任务重分配轨迹距离的相互影响。当AUV进入以目标为中心的预警范围时,通过调整AUV的速度实现对目标的精细探测。结合AUV转弯半径数据和非线性运动学方程,对路径进行平滑处理,使其符合水下机器人的运动学约束。最终通过仿真试验验证了该方法的可行性和有效性。     

水下目标检测和图像处理系统

论述了水下目标检测与识别所面临的海洋环境和应采用的技术对策，着重叙述了进行水下作业必须具备的硬件平台和相关的软件结构，分析了这一成果的应用范围和开拓前景。     

我国引进深海水下机器人“海狮”号

广州海洋地质调查局日前成功引进一套4000m级深海遥控水下机器人（ROV）,这是目前我国引进的最大深度的高技术海底运载作业设备,将大幅提高我国4000m级深海科学勘察能力。据介绍,这套深海遥控水下机器人（ROV）现已命名为“海狮”号,整套系统由甲板控制台、甲板供电单元、     

引水隧洞检测水下机器人运动控制研究

针对引水隧洞检测过程中的水下机器人自主运动控制问题,首先将水下机器人在隧洞中的运动控制描述为沿着隧洞中心线的路径跟踪以及与洞壁定距避碰的协同控制;然后,设计了一种基于双环滑模方法的运动控制器;结合实际的隧洞工程检测路线,将提出的控制方法进行仿真模拟,并与PID控制方法作对比。仿真结果表明,在考虑模型的不确定性、复杂干扰和测量噪声的综合影响下,控制器能够使水下机器人完成对隧洞的自动巡检任务,具有更好的控制精度和鲁棒性,为水下机器人在引水隧洞工程检测中的应用提供参考。     

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。     

井下机器人研究进展与应用展望

针对水平井测井、压裂等作业中井下管柱下入困难的问题,国内外开展了井下机器人的研究与应用。根据井下机器人的结构特点及功能,将其分为井下牵引机器人和井下钻井机器人2大类,并详细介绍了其支撑机构、驱动系统、控制系统和能源供给系统等4大关键技术的功能、设计方案及性能参数。同时,总结归纳了国内外井下机器人的最新研究进展,指出小型化和安全性是井下机器人研究的目标、伸缩式智能控制钻井机器人是井下钻井机器人的主要发展方向,并基于井下机器人技术提出了连续油管多分支微小井眼水平井完井技术、连续油管智能闭环钻井技术和无线单桥塞水平井分段压裂技术。研究结果为我国井下机器人的研究、设计和应用提供了参考和借鉴。      

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。     

Tripod机器人的视觉处理应用研究

针对生产线上的Tripod机器人,设计了图像采集与变换、预处理及边缘轮廓的提取、几何体形状检测及定位、几何体的颜色识别及旋转角度计算四大模块,并进行实验验证。结果表明该算法能够实现物体形状与颜色的准确识别,位置与角度的精确定位,研究成果可用于Tripod机器人的精准抓放行为。     

水下机器人水动力参数CFD计算及操纵性预报

以微小型水下机器人为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟方法开展机器人阻力的数值模拟,并将摩擦阻力因数C_f与第8届ITTC推荐值进行对比验证,提出一种无动力带桨水下机器人水动力参数CFD计算方法。利用此方法,基于航行力学基本原理,采用定常计算方法开展微小型水下机器人斜航、操舵直航试验数值模拟,采用全局网格运动方法开展回转拘束模型试验数值模拟,获取机器人位置导数、舵导数和旋转导数,并完成该机器人的操纵性能预报,为机器人的总体设计和控制参数的选取奠定基础。     

管径自适应轮式管道机器人设计

针对管道机器人恶劣的工作环境,设计出了可以通过动力驱动结构实现变径,具有良好越障能力的轮式管道作业机器人。完成了机器人的整体机构设计和三维造型,并对机器人的越障性能进行了理论分析。     

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。     

管束环境下特种机器人研究与应用现状

管束环境下特种机器人是在管束狭窄环境中执行检测、清洗和维修等作业的自动化设备。介绍了管柬环境下特种机器人的产生和国内外研究成果及实际应用状况,并指出了此类机器人技术的研究重点和发展方向。     

双臂机器人弯管缠绕作业的运动学分析

在分析双臂机器人对直轴芯模环向缠绕的基础上，提出了用３Ｒ－３Ｐ型双臂缠绕机器人对空莘弯管模进行环向缠绕的工艺方案：用３Ｒ臂夹持芯模以及调整的方位，用３Ｐ臂控制夹持纱带丝嘴的运动。通过运动学分析，得到了双办调作业的运动约束方程组，求解出了各活动关节的位移，为实现双臂缠绕机器人空间协调作业的运动学控制提供了理论依据。