自治式水下管线巡检机器人协调规划与控制技术研究

发布时间：2024-02-04 02:38

　　水下运载器-机械手系统是人类探索海洋、开发海洋的新工具,本文针对水下管线巡检机器人的协调规划控制问题,搭建相应的AUVMS实验平台,并对其协调规划及控制展开深入研究。文章总共分为七章,内容概括如下:第一章:通过文献调研,分析总结了水下管线巡检作业的现状及问题,总结AUVVMS系统的应用场景以及发展历程,对国内外相关项目做了分析梳理。同时针对AUVMS的运动规划及运动控制进行深入的文献调研。最后阐述本课题的研究意义,难点及章节安排。第二章:介绍了项目中设计搭建的AUVMS子系统构成及相关参数指标。根据实际参数建立该系统的运动学模型及水动力影响下的动力学模型。同时在MATLAB/Simulink平台搭建可视化仿真模型。第三章:针对AUVMS高维度,惯量分布差异大,作业环境复杂的特点,研究其轨迹规划和路径规划问题。提出了 RRTAUVMS算法,借助了系统自身的运动学模型及动力学模型,与传统的快速扩展随机树算法相比,能够显著提高规划效率。第四章:针对AUV水下运动受到复杂水动力干扰的问题,研究了基于非线性干扰观测器的算法,该算法能够对AUV所受的集总水动力干扰进行有效估计并加以抑制,通过仿真和...

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２海洋工程领域相关企业??上，ＲＯＶ具有为善的作业能力，但制于脐，很范

行细致扫描及作业，但是作业型ＲＯＶ运行成本高，作业风险大。因此，有研究机构提出??采用无缆自治型水下机器人－机械手系统（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ?Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?Ｖｅｈｉｃｌｅ－Ｍａｎｉｐｌａｔｏｒ??Ｓｙｓｔｅｍ，ＡＵＶＭＳ）的形式，代替传统的作业系统进行管线巡检作业，如图１....

图１．４?ＡＬＩＶＥ项目??夏威夷大学Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ?Ｓｙｓｔｅｍｓ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ实验室研制了世界上第一个能进行海洋环??

?第一章绪论??图１．３伍兹霍尔海洋研究所提出的水下管线巡检机器人??１．２?ＡＵＶＭＳ研究现状??英国赫瑞瓦特大学Ｏｃｅａｎ?Ｓｙｓｔｅｍｓ?Ｌａｂ主导的ＡＬＩＶＥ?Ｉ页目中，采用了重载作业型水下??机器人，搭载两个液压手爪，以及一个７功能作业机械手。在作业的时候，＾识别作业目....

图１．３伍兹霍尔海洋研究所提出的水下管线巡检机器人??

搭载两个液压手爪，以及一个７功能作业机械手。在作业的时候，＾识别作业目??标，用两个液压手爪抓住作业目标，然后７功能机械手自主完成水下阀门的开关作业Ｗ。??瞬滅??图１．４?ＡＬＩＶＥ项目??夏威夷大学Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ?Ｓｙｓｔｅｍｓ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ实验室研制了世界上第....

图１．６ＴＲＪＤＥＮＴ项目中研发的Ｉ－ＡＵＶ抓取水下黑匣子??欧盟的ＰＡＮＤＯＲＡ项目从２０１２年开始，历时三年，目标是解决水下环境感知、复杂??环境下规划、智能作业这三个主要的技术难题［１３］

１．６所示，在海试中成功地搜索到了模拟的黑匣子，并实现抓取回收［１２］。??Ｉ；?；?＇?＾??图１．５美国夏威夷大学ＳＡＵＶＩＭ项目（左）；欧盟ＴＲＩＤＥＮＴ项目（右）??．广：：：上?－Ｖ??图１．６ＴＲＪＤＥＮＴ项目中研发的Ｉ－ＡＵＶ抓取水下黑匣子??欧盟的ＰＡＮＤＯＲＡ项....

本文编号：3895064