核电站放射性容器维修水下遥控焊接研究

研究了用于核电厂检修的水下局部干式MIG全自动焊,设计建造了水下焊接试验装置,研制了水下遥控焊接设备,研究了不锈钢水下焊接工艺.水下焊接试验装置为立式压力容器,可以模拟30 m水深环境,舱门操作采用液压驱动,舱内布置了3套摄像系统,分别监视舱内场景、焊接设备和焊接过程.水下遥控焊接设备为液压伺服阀控制的运动滑台,可以实现焊接行走、摆动和高低调节,通过往包裹焊枪的局部排水气罩内部充入氩气,形成局部干式空间并保护焊接熔池.对304不锈钢进行了15 m水深的水下焊接试验,焊接试件无损探伤和力学性能合格.

超低频水下遥控系统设计

针对水下设备在布防后难以控制的问题,提出了利用超低频电磁波实现对水下设备的远程遥控。在分析了超低频电磁波传播特性的基础上,提出采用超导量子干涉器(SQUID)作为超低频遥控信号的接收装置,对水下超低频接收系统进行了设计,并给出了接收机的软、硬件实现方案。

水下遥控航行器的模拟与控制

在探索水下神经世界时，水下遥控航行器是一种重要的工具，它们可用于各种不同的应用场合，如检查，勘探，建筑等等。随着水下遥控潜水器的应用场合日益增多，开展自主式航行器的开发工作就变得越来越迫切，以提高作业效率。然而，在高密度，非均匀，非结构形的海水环境以及航行器的非线性响应等有关的一 列工程问题百非常难以解决的。

低速域水下遥控机器人水动力试验系统设计

为测量低速域水下遥控机器人水动力系数,设计了一套水下遥控机器人水动力试验系统。通过水动力仿真模拟获得水下遥控机器人模型合适的壁面距离,以及以最大设计速度与角速度运动时受到的水动力与水动力矩。根据仿真结果确定负载需求,设计了包括由卷扬机和直线导轨驱动的拖曳试验台以及由伺服电机与旋转减速器驱动的旋转试验台的试验系统。

水下遥控机器人运动仿真数学模型的研究

水下遥控机器人(ROV)模拟器对ROV本体运动的正确描述,实时解算ROV在各类作业中的动力学、运动学模型,是衡量模拟器逼真度的核心指标。介绍了ROV运动数学模型及运动数学模型的系统任务;采用缩小比例为1∶4的ROV缩比试验模型,分别进行纵向直航测试、垂向直航测试、侧向直航测试和俯仰试验,对比分析仿真数据和试验数据,以验证ROV仿真的准确性。与实船监测数据的对比分析表明,该运动模型自航与动力定位模式下的误差均小于10%,可以满足视景仿真对于实时性的要求。

小型无人有缆遥控水下机器人智能控制方法

针对深度确定性策略梯度(DDPG)算法应用于无人有缆遥控水下机器人(ROV)运动控制时存在的坏样本影响学习稳定性、缺少环境探索能力以及学习时间长难收敛等问题,从神经网络结构、噪声引入和融合监督学习3个方面对DDPG算法进行改进,并提出了基于混合神经网络结构和参数噪声的监督式DDPG算法。仿真结果表明,监督式DDPG算法比常规DDPG算法和传统比例-积分-微分(PID)算法更加有效。

遥控水下机器人模拟训练系统的设计与实现

遥控水下机器人模拟训练系统主要用于ROV操控人员的系统培训以及模拟水下场景制定作业方案,不仅能够开展ROV常规操作训练,并构建典型训练场景,满足ROV接装后的日常培训要求,减少水下作业发生危险的可能性并大幅降低训练成本,还可借助模拟训练系统的水下场景,有针对性地开展演练,并且通过实际演练不断改善作业方案,如此可减少水下作业发生危险,提升作业效率与安全性。

遥控水下机器人模型辨识及预测控制算法研究

针对遥控水下机器人(remotely operatedvehicle,ROV)因非对称结构布局、重心和浮心位置变化等因素造成的运动状态耦合和模型非线性问题,文章提出了一种考虑ROV典型非线性特性的在线模型辨识方法,研究并推导了基于所辨识模型的多维预测控制(model predictive control,MPC)算法及其基于算子分割二次规划的快速优化求解方法,搭建了包含ROV非线性数学模型、模型参数辨识算法模块和MPC算法模块的算法仿真系统。通过在辨识模型中分别考虑非线性特性和不考虑非线性特性,改变ROV数学仿真模型的ROV浮心位置参数,对比仿真验证了本文模型辨识算法的有效性和先进性;在上述辨识模型的基础上,对比仿真分析了4种情况下ROV的姿态控制效果,即MPC算法依托的辨识模型是否考虑ROV典型非线性特性,以及基于直接求解MPC算法和本文所提出的基于快速优化近似求解的MPC算法,验证了本文所提控制算法的有效性。

我国自主/遥控水下机器人研究现状

随着科学技术的不断进步,我国在水下机器人领域取得长久、持续的发展,各种类型的水下机器人日益增加。其中,自主/遥控水下机器人(ARV)作为水下机器人发展过程中的一种新型混合式水下机器人应运而生,其融合了自主水下机器人(AUV)和遥控水下机器人(ROV)的功能,既可以携带通信电缆,又可以自带能源,具有自主与遥控相结合的多种作业模式的特点,在最近几十年被广泛研究并取得了优异的成绩和重大的进展。重点介绍了我国自主/遥控水下机器人的研究现状和应用案例。

基于改进A^(*)算法的遥控水下机器人路径规划

针对传统的A^(*)算法在遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,ROV)路径规划过程中表现出的效率慢、规划时间长,安全性差,生成的路径不平滑的问题,提出了一种优化的A^(*)算法。首先,根据环境障碍物的比例自适应改变评价函数的权重,缩短路径规划的时间。其次,考虑到ROV的自身体积,在部分路径存在安全性问题,对该部分路径处的障碍物进行膨胀处理,保证路径的安全性和可行性。最后,通过3次均匀B样条曲线的方式消除不必要的拐点,同时使拐点处的转动更加平缓,提高路径的平滑度,更加符合ROV的运动特性。仿真结果表明,改进后的算法较传统A^(*)算法搜索速度平均增快了53%,路径更加平缓,安全性也更高,更贴合ROV的实际运动。

遥控水下机器人用高压直流变换系统及其控制策略

作业级水下机器人要求供电装置功率密度大、效率高且冗余。对此,文章设计了一种多变换器并联冗余运行的高压直流变换系统,用于遥控水下机器人(ROV)的电能变换和供给;在分析多电平飞跨电容Buck变换器拓扑结构的基础上,提出了一种集成变换器内多器件串联均压控制和多变换器间并联均流控制功能的高压直流变换系统控制方法,并进行了实验验证。结果表明,文中所设计的高压直流变换系统及其控制策略可靠、有效,变换器内各飞跨电容器电压维持稳定,电压偏差小于10%;多变换器的输出电流不平衡度小于5%,并具有较快的动态响应,可广泛应用于具有高可靠性要求的深海领域设备,如水下机器人。

基于有缆遥控水下机器人的水电站检测方法

以三明市某水电站检测为例,将ROV应用于该水电站的水下检测工作,通过定性化图像分析和评估水下结构的具体状况。结果表明:水电站的粗栅、前池、进水口检修闸门槽、尾水、大坝溢洪道泄水闸的弧门前上游及下游闸墩、溢流面混凝土等水下结构及区域基本完好。粗栅的栅叶存在一定数量的树枝及垃圾淤积物;前池底板混凝土平整;进水口检修闸门槽基本完整,拦污栅细栅等结构存在锈蚀区域及垃圾淤积物;尾水区域水下结构良好,闸门槽埋件如侧轨等均存在锈蚀区域。大坝溢洪道泄水闸的弧门前上游及下游闸墩、弧门前堰顶、弧门的溢流面混凝土结构等基本完整,局部也存在缺陷。这一实际检测工作反映了有缆遥控水下机器人的应用特点,后期着力在实践过程中完善应用技巧并扩大应用范围。

遥控水下机器人(ROV)分布式控制体系结构

本文阐述了我国自行研制的600米水深作业型缆控水下机器人（ROV）Bitbus（位总线）分布式控制系统的硬件结构和软件体系。本遥控水下机器人（ROV）经水池及海上试验，技术性能指标完全达到研制要求。它的航行性能及作业能力达到或超过了国际同类产品。位总线分布式控制系统的采用大大增强了显控系统的能力．

自主/遥控水下机器人研究现状

在过去的二十年中,水下机器人技术得到了快速发展,各种新型的水下机器人不断涌现。本文介绍了一种新型混合式水下机器人——自主/遥控水下机器人(ARV),ARV结合了自主水下机器人(AUV)和遥控水下机器人(ROV)的特点,自带能源并携带光纤微缆,具有多种工作模式,可实现大范围的精确调查和局部区域的定点作业,文章重点介绍自主/遥控水下机器人的国内外研究现状及成功应用的案例。

SY-Ⅱ遥控式水下机器人推力器容错控制的研究

为提高遥控水下机器人的可靠性,研究了推力分配建模和基于递归神经网络的容错控制技术.以SY-Ⅱ遥控水下机器人为研究对象,针对其推力器布置情况进行推力分配建模,并以该模型为基础通过对偶原理建立机器人控制的能量函数,实现了递归神经网络形式的推力器容错控制算法.通过容错控制的仿真和实验表明,该算法具有较强的鲁棒性,能够根据推力器的不同故障状况,重新进行推力分配.使得要遥控水下机器人当一个主推和其它任意一个平面推力器正常工作,而其它平面推力器发生故障时,仍能准确地实现机器人的水平面两自由度容错运动控制.从而说明该算法在容错控制方面的优越性,提高遥控水下机器人的安全性和可靠性.

多功能模态切换的有缆遥控水下机器人控制系统设计与实验

针对一种面向海洋工程水下结构检测与清污、多功能模态切换的新型有缆遥控水下机器人(remotely operated vehicle,ROV)开发了一套水面水下控制系统.通过对机器人本体水下运动受力计算分析,设计出了动力推进系统,并搭建了水下控制器单元.水面控制台设计包含供电系统、操控系统、通信接口及上位机软件,可实现机器人遥控和监控2种模式下的中等范围搜索和定点观测,并可在浮游和爬行模态之间自由切换.水下机器人姿态测试、定航、定深实验表明:该ROV控制系统性能可靠,能够满足复杂多变环境中的工作要求.

遥控自治水下机器人控制系统

针对一种新型遥控自治水下机器人ARV原理样机,开发了一套水面水下控制系统,它基于Modbus总线、具有ROV/AUV控制模式自动切换和独立工作能力。该系统包括直航、转向与潜浮三自由度运动控制功能,并搭建了一套由罗盘、陀螺、倾角仪和加速度计组成的小型组合自主导航单元。水池与湖上试验结果表明:ARV控制系统性能可靠,具有很好的鲁棒性与稳定性,能够满足水下机器人在复杂多变环境中的工作要求。

自治/遥控水下机器人北极冰下导航

针对北极高纬度和科学考察中长期冰站对海冰在一定范围内连续重复观测的需求,设计了面向冰下环境的自治/遥控水下机器人("北极ARV")导航定位系统.提出基于海冰运动修正的水下机器人自主导航方法,通过定时引入海冰运动信息,实时准确获取水下机器人相对于海冰的位置信息,这不仅提高了观测数据的实际应用价值,还提高了冰下作业的安全性.仿真试验和北极冰下应用证明这一导航系统具有精度高、稳定性好等优点.

控制动作下带缆遥控水下机器人的水动力特性

首先利用模糊神经网络算法构建了基于完整的带缆遥控水下机器人水动力数学模型的控制器,对水下机器人多自由度上的轨迹和姿态进行控制;然后,针对传统螺旋桨推进力分析方法中的缺陷,引入神经网络相关理论并结合计算流体方法对推进力和转速之间的相互关系进行辨识和换算;在此基础上构建了一个完整的、包括模糊神经控制器、机器人水动力数学模型以及推进力和转速换算模块的带缆遥控水下机器人控制系统;最后,在考虑系统各部分间相互影响的前提下进行了水动力特性的整体分析和计算.数值计算结果表明,所建立的控制系统可以对带缆遥控水下机器人进行有效的轨迹和姿态控制,文中方法可以从整体的角度分析一定控制动作下水下机器人的水动力响应.

一种遥控水下机器人通信系统

设计一种应用在遥控水下机器人上的通信系统。该通信系统的传输介质采用光纤和双绞线,主通信协议采用工业以太网。通过以太网转串口模块完成主控计算机与串口传感器和设备之间的通信,最终形成一个基于以太网通信技术的遥控水下机器人控制系统。该通信系统成功的应用在新开发的遥控水下机器人中,效果良好。