深海采矿机器人行走系统模糊控制研究

为提高矿石采集率,深海采矿工艺要求采矿机器人能恒速高精度跟踪规划的路径。提出了在线自学习并积模糊控制方案,并与常规PID控制算法进行了比较,仿真实验结果表明了改进的模糊控制方法比常规PID控制方法有更好的控制效果。

深海采矿机器人集矿头高度自适应控制

深海采矿机器人集矿头高度控制采用阀控非对称液压缸结构,是一个非线性系统。该系统具有升、降两个方向的动态特性不对称等特点。本文根据系统特点建立集矿头高度控制系统数学模型,建立了对象的参考模型和自适应控制律。最后对所设计的系统进行仿真分析,结果证明了这种方法对集矿头高度控制的有效性。

基于模糊PID的深海采矿机器人路径跟踪控制

深海采矿作业中,由于海底软泥稀软,采矿机器人极易打滑,以及海底地形、海流等干扰,采矿机器人容易偏离预定路径。针对采矿机器人的海底作业过程中路径跟踪问题,设计并分析了深海采矿机器人的路径跟踪控制系统。首先提出了艏向控制实现采矿机器人路径跟踪的控制算法,通过采矿机器人与当前目标点相对位置计算采矿机器人的目标艏向角,后基于运动学模型建立模糊比例积分微分(PID)的控制方法控制采矿机器人两侧转速差值进而控制采矿机器人艏向,从而使机器人按目标路径行走;同时为了防止输入过大引起打滑,基于动力学模型数值分析了采矿机器人主动轮角加速度与打滑率之间的关系,采取限制主动轮角加速度方式防止采矿机器人过度打滑;最后通过Matlab/Simulink建立系统模型对系统进行仿真分析。仿真结果表明,该控制算法能够良好地完成采矿机器人的路径跟踪任务。

深海采矿机器人入水冲击流场仿真及试验验证

深海采矿机器人布放入水过程中的安全性和控制性能直接影响到整个采矿系统的可靠性。为获得深海采矿机器人入水过程流场变化规律,提高机器人控制性能,本文采用数值模拟和实验验证相结合的方式开展机器人入水特性及空泡演变研究,主要内容为:基于重叠网格方法和流体体积法,采用STAR-CCM+建立深海采矿机器人数值波浪水槽气-液-固多相耦合模型,研究在海浪条件下深海采矿机器人的布放入水特性,预测其在入水过程中的运动行为和动力学行为,获得不同布放速度下其冲击载荷、位移、速度以及空泡演变规律;搭建机器人入水实验平台,利用高速摄影仪获得机器人入水的空泡特征和位移速度时程曲线。实验结果验证了所提数值模型的可行性和准确性。

深海采矿机器人行走液压系统特性研究

针对深海采矿机器人“鲲龍500”行走液压系统,建立深海采矿机器人行走液压系统理论模型,分析深海高压和低温环境对油液特性影响,并基于AMESim软件平台,建立深海采矿机器人行走液压系统数值模型,研究了0~6000 m不同作业深度下的行走液压系统泵和马达的动态特性,以及在6000 m水深时不同牌号液压油和行走启动特性对其行走性能的影响,对比分析了深海采矿机器人水池行走试验和500 m海底行走试验的行走泵的输出压力与流量曲线与其数值模拟曲线。研究表明,随着超过1000 m作业水深的增加,深海行走液压系统的动态响应性能和稳定性显著降低,通过减小行走输入电压斜坡斜率和减小控制电压可以提高行走液压系统的稳定性,并通过试验验证了行走液压系统数值建模与仿真的正确性,为深海液压系统研究提供理论基础。

深海采矿机器人自定位过程中数据融合研究

面向深海采矿机器人自主定位,采用自适应卡尔曼滤波算法,基于一种修正的长基线水声定位系统,对长基线水声定位系统对机器人位置的测量值和通过多普勒测速仪等其它传感器的测量值间接得到的关于机器人位置的推测值进行数据融合,得出某时刻机器人位置的最优估计。仿真结果印证了此方法具有很好的估计精度。

深海采矿机器人研究:现状与发展

系统全面地介绍了多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物3种深海主要矿产资源采矿机器人的作业环境、功能要求以及国内外已有的结构形式设计、已开展的动力学及控制研究等,总结了我国深海采矿机器人研究取得的成果、存在的不足以及与先进国家相比存在的差距,提出了深海采矿机器人研究亟待提高的关键技术和发展趋势.

深海采矿移动机器人的定位方法研究

深海作业技术的研究具有重要的战略意义,采矿移动机器人是深海采矿的载体,它的位置估计精度直接影响到控制质量和采矿效率。提出了一种基于伪长基线和航位推算的组合定位方法,建立了位置估计的卡尔曼滤波器结构。针对深海底的复杂未知环境,很难获得系统状态和测量噪声准确统计信息的情况,应用自适应卡尔曼滤波算法进行数据融合,在线修正滤波器的增益。仿真验证了该方法的可行性。

深海采矿机器人的行走鲁棒控制

针对深海采矿机器人模型和外界环境不确定性而导致其控制问题异常复杂这一难题,首先用RBF神经网络逼近系统不确定性的上界,在状态反馈的基础上,构造了基于虚拟输入的航向控制鲁棒自适应律;然后给出了左右履带速度输入与虚拟输入之间的模糊控制推理规则,提出了采矿机器人的行走控制方法.仿真结果验证了所提出方法的可行性.

深海采矿机器人

大洋深处藏着些什么,是自然界最大的谜团之一。时至今日,地球上大部分海床我们都尚未探索过,也没有进行过声呐测绘。不过,科学家至少知道—点:那里有宝可寻。自20世纪60年代以来,他们一直在思索如何从深海中开采资源。而在60年后的今天,我们可能即将见证深海采矿走进现实。

机器人在管道提升式深海采矿系统中智能化的挑战与发展趋势

近年来对深海矿物资源的开采需求逐步增大,为了解决传统的管道提升式采矿系统的缺陷,提出将智能化机器人引入来实现高效、精准的矿物采集和结构物的健康监测。但由于深海环境复杂,与陆地上机器人相比,水下机器人的设计需要考虑海洋带来的阻力、噪声等多方面的影响。从水动力学、水下定位和水下视觉3个方面介绍了管道提升式深海采矿系统中采矿机器人的发展与技术难点,概述了机器人管道检测技术。探讨了深海资源开采水下机器人的技术发展方向。