AUV与自主移动坞站对接的技术研究及系统设计实现

为了实现多海洋机器人自主出海协同作业、进一步提高自主水下机器人(AUV)的综合作业能力、丰富海洋无人作业场景、延长AUV自主作业的时间,研究了水下自主机器人动态对接技术.针对包容式移动坞站设计了一套基于声学导引的回坞系统,根据坞站结构特征、导引传感器解算原理规划了末程回坞路径.在保障回坞安全的前提下,以移动坞站为中心将回坞水域划分为安全区、危险区、入坞区,根据AUV与坞站间的相对位置关系在安全区和回坞区内规划了回坞路径,并对应不同路径设计了相应的控制策略和导引算法.最后,通过湖上试验验证了回坞系统的可靠性.相关导引算法、控制策略通用性较强,在一系列的悬停入坞试验、移动入坞试验中具有较高的鲁棒性;在水下不同深度和不同航速的入坞试验中,所设计的方法能够保证较高的入坞成功率,技术固化后的入坞测试显示,入坞成功率在90%以上.     

基于ADAMS仿真的自主水下机器人入坞碰撞分析与导向结构优化研究

结合自主水下机器人(AUV)于千岛湖水下对接试验,对自主研制的水下对接装置导向性能进行研究。在分析AUV水下受力状况和接触碰撞参数基础上,建立AUV入坞碰撞过程的ADAMS物理仿真模型,通过比较试验结果和仿真结果中AUV姿态和前向速度的变化,验证仿真模型的有效性。从AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面分别探讨凸形罩、锥形罩和凹形罩3种典 型导向结构的导向能力,分析对比仿真结果,对导向罩母线曲率进行改进设计与优化、得到S形罩。 多次仿真发现：在AUV入坞姿态相同条件下,S形罩能够调整的AUV入坞偏距最大为100 cm,比凸形罩提高20 cm;S形罩能够调整的AUV入坞偏角最大为22°,比凸形罩降低1°;但S形罩产 生的碰撞力和AUV入坞时间都有所下降,调整AUV运动趋势效果明显改善。在水池对凸形罩和S形罩分别进行AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面试验,结果表明S形罩的导向性能有明显改善。