水下滑翔机器人系统研究

水下滑翔机器人是一种新型的水下机器人,可以作为水下监测平台用于大范围、长时间的大尺度海洋环境监测作业。文中调查了水下滑翔机器人的国内外发展现状,分析了其可能的应用领域。详细介绍了中国科学院沈阳自动化研究所开发的水下滑翔机器人系统,包括载体外形优化设计、载体结构设计和控制系统设计。分析了水下滑翔机器人定常滑翔运动和空间螺旋会转运动的运动性能。

AUV自主导航航位推算算法的分析研究

地球形状的不规则性,各种导航传感器本身的误差,以及仪器的安装偏差等,使得AUV(自治水下机器人)在进行远距离自主航行时,自主导航的精度大大下降。针对以上问题及实际工程需要,论文对AUV自主导航的航位推算算法做了进一步研究并加以改进,以提高其自主导航精度。最后,利用2004年中国科学院沈阳自动化所水下机器人研究中心进行AUV湖试所获得的数据,对文中提出的算法进行了验证。结果表明,AUV的自主导航精度得到大大提高,可以用于修正原来的自主导航算法。

基于数字海图的自主水下机器人路径规划研究

为了解决远程自主水下机器人(LAUV)路径规划问题,提出一种基于数字海图的路径规划算法.该算法对传统人工势场法进行了有效改进,克服了传统人工势场法固有的缺点和不足,可以用于LAUV离线和在线路径规划.其有效性已在半物理实时仿真平台上得到了验证.

基于能源消耗最小的自治水下机器人—机械手系统协调运动研究

描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计.鉴于自治水下机器人—机械手系统是运动学冗余的且自带能源,因此将系统阻力优化函数引入逆运动学求解,设计了基于系统能源消耗最小的系统协调运动规划算法.仿真表明,该算法在解决系统冗余度的同时,有效地减小了系统能源消耗.

7000米载人潜水器推进器故障容错控制分配研究

介绍了7000米载人潜水器推进系统的组成和推进器布置,描述了潜水器控制分配问题,对推进器推力和期望控制量进行了归一化处理.根据载人潜水器的推进器布置,建立了系统的控制分配模型,设计了推进器故障容错处理策略,研究了基于推力最小二范数的载人潜水器控制分配求解方法.采用基于伪逆矩阵与定点分配的混合控制分配求解算法,在半物理仿真平台上实验验证了控制分配求解算法的正确性和有效性.

普及型水下机器人模块连接结构综合分析研究

针对普及型模块化自治水下机器人的成本、强度、模块化程度、长度及拆装方便程度五个影响因素,运用层次分析的方法进行分析比较,从而在普及型模块化自治水下机器人的三个模块连接结构中的选出最优的拉杆连接结构。

基于C/S模式的多水下机器人仿真平台网络通信研究

文章研究了基于客户端/服务器(C/S)模式的多水下机器人仿真平台中网络通信的关键技术。文章介绍了该仿真平台的结构和功能,分析了仿真平台的信息流向和通信特点,在此基础上,提出了适合该仿真平台应用的网络通信协议和时钟同步方案,并详细讨论了Windows和QNX两种不同操作系统上的应用程序之间进行网络通信的实现方法。

水下滑翔机器人控制系统设计与实现

本文以水下滑翔机器人为研究对象,首先简要介绍了水下滑翔机器人的总体结构,然后重点研究了其控制系统的设计方案,阐述了控制系统软、硬件的设计与实现,通过水下滑翔机器人湖试验证了控制系统设计合理,运行正确,实现了水下滑翔机器人的基本运动。

水声信号的窄带滤波研究

研究一种用于有色噪声背景下接收水声信号的窄带滤波方法。它用白化滤波器实现有色噪声的匹配滤波。该滤波电路具有优良的选频能力,抗干扰性强,功耗极低,较好地解决了水下信息传输中存在的通道之间频率间隔小、信号微弱、易受噪声干扰、用电池供电而要求工作时间长等问题。采用这种窄带滤波方法的水声接收机具有结构简单、性能稳定、对弱信号检测能力强等优点,增大了定位声纳的作用距离。

水下滑翔机器人载体外形设计与优化

借助流体动力计算软件CFX和Matlab,对水下滑翔机器人载体外形进行设计和优化.通过对 4种载体方案的分析计算和运动仿真,最终得到了一种比较合理的外形方案.研究结果表明,采用CFX流体动力计算软件对于研究水下机器人载体的外形结构,尤其是在方案设计阶段在外形流体动力设计中具有重要的作用,可缩短研制周期、降低设计成本.

AUV自主导航航位推算算法的研究

对AUV(AutonomousUnderwaterVehicle)自主导航的航位推算算法做了进一步研究并加以改进,以提高其自主导航精度.然后,利用AUV湖试所获得的数据,对本文提出的修正算法进行了验证.结果表明, AUV的自主导航精度得到很大提高,可以用于修正原来的自主导航算法.

水下滑翔机器人运动调节机构设计与运动性能分析

描述了水下滑翔机器人3个运动调节机构的设计,即浮力调节机构、俯仰调节机构和横滚调节机构,分析了运动调节机构与运动之间的关系.提出了采用CFX水动力计算软件分析水下滑翔机器人运动性能的方法.根据CFX计算结果,用最小二乘法参数辨识方法辨识出定常滑翔运动的水动力参数.简化了空间螺旋回转运动过程,通过CFX水动力计算方法进行回转特性分析,估算回转半径.

基于局域网的多水下机器人仿真系统设计与实现

多水下机器人仿真系统是一个能够对多水下机器人系统的体系结构、协调控制、路径规划、学习算法等进行演示验证的分布式实时数字仿真系统,是开展多水下机器人技术研究的基础和有效手段.讨论了应用基于局域网的分布式仿真技术来解决多水下机器人系统仿真的问题,并详细说明了仿真系统的硬件组成和软件总体设计.

CFX与USAERO的水下机器人操纵性仿真计算研究

研究了借助计算流体力学软件CFX与USAERO对水下机器人的操纵性进行仿真计算的方法,并将仿真计算结果与模型试验结果对比,验证仿真计算的可行性,指出仿真计算的适用范围.该方法可以对某些现实中难以进行的操纵性试验进行仿真计算,对于研究水下机器人的操纵性尤其是在方案设计阶段的操纵性设计和降低试验成本有一定的现实意义.

深水油气开发中的水下机器人

介绍了国内外深水油气开发中水下机器人的研究状况与发展趋势,提出了针对不同场合研究不同类型水下机器人的建议。