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Study on Simulation of Remotely Operated Underwater Vehicle Spatial Motion 被引量:1
1
作者 邓薇 韩端锋 《Journal of Marine Science and Application》 2013年第4期445-451,共7页
In order to analyze the spatial maneuverability of the remotely operated underwater vehicle(ROV),the 6-DOF motion mathematic model of the ROV was founded.Hydrodynamics were analyzed by using the Taylor series.The thru... In order to analyze the spatial maneuverability of the remotely operated underwater vehicle(ROV),the 6-DOF motion mathematic model of the ROV was founded.Hydrodynamics were analyzed by using the Taylor series.The thrusters on the ROV were discussed.This paper considers three cases of motion simulation:vertical motion,rotational motion and Z-shape motion.A series of simulation experiments showed that the 6-DOF motion mathematic model was correct and reliable,and also fit with the scene simulation. 展开更多
关键词 remotely operated underwater vehicle motion mathematic model SPATIAL motion SIMULATION HYDRODYNAMICS TAYLOR series SPATIAL MANEUVERABILITY
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Research on Hydrodynamics Model Test for Deepsea Open-Framed Remotely Operated Vehicle 被引量:7
2
作者 范士波 连琏 任平 《China Ocean Engineering》 SCIE EI 2012年第2期329-339,共11页
This paper presents the features of newly designed hydrodynamics test for the scaled model of 4500 m deepsea open-framed remotely operated vehicle (ROV), which is being researched and developed by Shanghai Jiao Tong... This paper presents the features of newly designed hydrodynamics test for the scaled model of 4500 m deepsea open-framed remotely operated vehicle (ROV), which is being researched and developed by Shanghai Jiao Tong University. Accurate hydrodynamics coefficients measurement and spatial modeling of ROV are significant for the maneuverability and control algorithm. The scaled model of ROV was constructed by 1:1.6. Hydrodynamics coefficients were measured through VPMM and LAHPMM towing test. And dynamics model was derived as a set of equations, describing nonlinear and coupled 5-DOF spatial motions. Rotation control motion was simulated to verify spatial model proposed. Research and application of hydrodynamics coefficients are expected to enable ROV to overcome uncertainty and disturbances of deepsea environment, and accomplish some more challengeable and practical missions. 展开更多
关键词 remotely operated vehicle (ROV) model test hydrodynamics coefficients motion modeling
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OBLIQUE TOWING TEST AND MANEUVER SIMULATION AT LOW SPEED AND LARGE DRIFT ANGLE FOR DEEP SEA OPEN-FRAMED REMOTELY OPERATED VEHICLE 被引量:6
3
作者 FAN Shi-bo LIAN Lian +1 位作者 REN Ping HUANG Guo-liang 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2012年第2期280-286,共7页
This article presents the newly designed oblique towing test in the horizontal plane for the scaled model of 4 500 m deep sea open-framed Remotely Operated Vehicle (ROV),which is being researched and developed by Sh... This article presents the newly designed oblique towing test in the horizontal plane for the scaled model of 4 500 m deep sea open-framed Remotely Operated Vehicle (ROV),which is being researched and developed by Shanghai Jiao Tong University.Accurate hydrodynamics coefficients measurement is significant for the maneuverability and control system design.The scaled model of ROV was constructed by 1:1.6.Hydrodynamics tests of large drift angle were conducted through Large Amplitude Horizontal Planar Motion Mechanism (LAHPMM) under low speed.Multiple regression method is adopted to process the test data and obtain the related hydrodynamic coefficients.Simulations were designed for the horizontal plane motion of large drift angle to verify the coefficients calculated.And the results show that the data can satisfy with the design requirements of the ROV developed. 展开更多
关键词 remotely operated vehicle (ROV) scaled model large drift angle multiple regression Large Amplitude Horizontal planar motion mechanism (LAHPMM)
原文传递
基于RBF神经网络补偿的ROV运动控制算法 被引量:1
4
作者 张帅军 刘卫东 +3 位作者 李乐 柳靖彬 郭利伟 徐景明 《水下无人系统学报》 2024年第2期311-319,共9页
针对作业型遥控水下航行器(ROV)在模型参数不确定和外部环境干扰下的运动控制问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的自适应双环滑模控制策略。首先,对于ROV外环位置控制采用改进趋近律的积分滑模控制方法,对于ROV内环速度控制... 针对作业型遥控水下航行器(ROV)在模型参数不确定和外部环境干扰下的运动控制问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的自适应双环滑模控制策略。首先,对于ROV外环位置控制采用改进趋近律的积分滑模控制方法,对于ROV内环速度控制采用指数趋近律的积分滑模控制方法;其次,为进一步改善滑模控制的抖振问题,引入双曲正切函数作为滑模切换项;然后,利用RBF神经网络控制技术对ROV模型的不确定参数和外部扰动进行估计与补偿;最后,利用李雅普诺夫稳定性理论证明了整个闭环系统的稳定性,并对作业型ROV的运动控制进行了数值仿真。仿真结果验证了所设计的控制器可以实现ROV航行的精确控制,并能够有效抑制模型不确定参数和外部扰动对ROV运动的影响。 展开更多
关键词 遥控水下航行器 运动控制 径向基函数 自适应双环滑模控制 神经网络
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深海作业型带缆水下机器人关键技术综述 被引量:13
5
作者 吴杰 王志东 +1 位作者 凌宏杰 姚震球 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2020年第4期1-12,共12页
带缆水下机器人是深海勘探或采油的重要工具之一.近年来,国内外学者对其开展了广泛研究,部分成果已应用于工业生产环境.针对带缆水下机器人,从总体设计、脐带缆动力学、水动力性能、运动姿态控制以及水下机械手和作业装备等研究现状以... 带缆水下机器人是深海勘探或采油的重要工具之一.近年来,国内外学者对其开展了广泛研究,部分成果已应用于工业生产环境.针对带缆水下机器人,从总体设计、脐带缆动力学、水动力性能、运动姿态控制以及水下机械手和作业装备等研究现状以及发展趋势进行分析综述.在总体设计方面,市场化与低成本技术使水下机器人使用前景更加广阔,针对各类特定任务的轻型和重型水下机器人发展极快;在水动力方面,机器人本体与脐带缆和机械手的耦合效应非线性较强,目前本体动响应预测精度不足,导致基于运动反馈的控制算法效果欠佳;在控制方面,滑模控制算法由于不依赖动力学响应而获得了较多应用,而基于模糊理论和神经网格的方法验证不够充分;在深海作业方面,多个刚体铰链外加抓具的结构是水下机械手最为常见的形式.扩展工具成为机械手的强有力补充,使水下机器人在深海资源获取中越来越不可替代. 展开更多
关键词 带缆水下机器人 水动力性能 缆绳动力学 运动控制 水下机械手
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带缆遥控潜水器空间运动仿真 被引量:18
6
作者 朱克强 李维扬 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 1996年第3期96-104,共9页
本文建立了带缆遥控潜水器(TROV)的空间非线性数学模型,耦合求解了在脐带非线性缆力作用下的潜器运动方程,改变了传统的准静态附加缆力计算方法。动态缆力的模拟结果与实验吻合良好。还进行了多种典型运动的模拟计算,讨论了作业宽... 本文建立了带缆遥控潜水器(TROV)的空间非线性数学模型,耦合求解了在脐带非线性缆力作用下的潜器运动方程,改变了传统的准静态附加缆力计算方法。动态缆力的模拟结果与实验吻合良好。还进行了多种典型运动的模拟计算,讨论了作业宽度、系缆点位置和水面激励等因素对系统性能的影响。 展开更多
关键词 遥控潜水器 仿真 操纵性 空间运动 潜水器
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水下航行器水动力系数计算方法 被引量:16
7
作者 高婷 庞永杰 +1 位作者 王亚兴 陈庆龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期174-180,共7页
为了高效地求取水下航行器的水动力系数,本文提出了一种空间拘束运动模拟方法。该方法仅需一次算例就可求得方程中的全部水动力系数,在保证计算精度的同时极大地缩短了计算周期。为了验证该方法的准确性,利用航行器完成了平面机构运动... 为了高效地求取水下航行器的水动力系数,本文提出了一种空间拘束运动模拟方法。该方法仅需一次算例就可求得方程中的全部水动力系数,在保证计算精度的同时极大地缩短了计算周期。为了验证该方法的准确性,利用航行器完成了平面机构运动试验并模拟分析该试验的数值。2种计算流体动力学方法得到的水动力系数值接近。说明在设计初期,用空间拘束运动模拟方法代替现有的常规平面拘束运动数值模拟,快速求得设计艇型的水动力系数是可行的。此外,该方法的计算结果与水池试验数据的误差较小,进一步表明该方法的可行性。 展开更多
关键词 水动力系数 水下航行器 空间拘束运动 操纵性 计算流体力学 平面运动机构 水动力试验 高效
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ROV运动控制技术综述 被引量:11
8
作者 刘鑫 魏延辉 高延滨 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 2014年第7期80-85,共6页
水下机器人(ROV)是人类在海洋探索和开发中的重要工具,而运动控制技术是ROV的关键技术之一,是各国研究机构的研究热点。综述了国内外主要的ROV运动控制技术,总结了ROV运动控制技术的主要研究内容及关键技术,并对ROV运动控制技术进行了... 水下机器人(ROV)是人类在海洋探索和开发中的重要工具,而运动控制技术是ROV的关键技术之一,是各国研究机构的研究热点。综述了国内外主要的ROV运动控制技术,总结了ROV运动控制技术的主要研究内容及关键技术,并对ROV运动控制技术进行了展望。 展开更多
关键词 水下机器人 运动控制 关键技术
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自治/遥控水下机器人北极冰下导航 被引量:7
9
作者 李硕 曾俊宝 王越超 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期509-512,共4页
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... 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. 展开更多
关键词 水下机器人 自治/遥控水下机器人 冰下导航 海冰运动修正
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ROV中继器的应用研究及发展趋势 被引量:13
10
作者 赵俊海 张美荣 +3 位作者 王帅 沈丹 尹汉军 刘涛 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期222-232,共11页
缆控潜水器(ROV)是水下机器人的一种,是能够在水下环境中长时间作业的高科技装备。中继器是用于储存和收放中性缆的装置,用来消除或减小来自水面母船运动对ROV的影响,并增大ROV的作业半径。它对于保证ROV的安全及作业具有重要的作用。... 缆控潜水器(ROV)是水下机器人的一种,是能够在水下环境中长时间作业的高科技装备。中继器是用于储存和收放中性缆的装置,用来消除或减小来自水面母船运动对ROV的影响,并增大ROV的作业半径。它对于保证ROV的安全及作业具有重要的作用。论文简要地介绍中继器的分类和系统组成,阐述中继器的作用和主要功能,分析了国内外中继器的应用现状,提出了中继器设计中应解决的关键技术,最后,对中继器技术的未来发展趋势做出展望。期望通过这些介绍能对从事这一领域研究的科研技术人员起到一定的指导作用,为我国深海水下载人/无人潜水器的设计提供依据和参考。 展开更多
关键词 船舶、海洋工程 缆控潜水器(ROV) 单人常压潜水系统(ADS) 中继器(TMS) 中性缆绞车 同步输送机构 啮合器
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基于ADAMS的ROV采矿车近海底着地虚拟仿真 被引量:2
11
作者 何将三 龙江志 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2004年第3期309-313,共5页
为了研究ROV采矿车在深海钴结壳开采中的作业性能,论证ROV用于深海采矿的可行性,为ROV深海采矿车作业进行预报,借助了多体动力学仿真软件ADAMS,运用了虚拟样机技术对ROV采矿车的近海底着地过程进行动力学仿真.首先应用SolidWorks软件建... 为了研究ROV采矿车在深海钴结壳开采中的作业性能,论证ROV用于深海采矿的可行性,为ROV深海采矿车作业进行预报,借助了多体动力学仿真软件ADAMS,运用了虚拟样机技术对ROV采矿车的近海底着地过程进行动力学仿真.首先应用SolidWorks软件建立起ROV采矿车的三维实体模型,并导入了机械系统动力学分析软件ADAMS中建立虚拟样机,在深海环境下对该虚拟样机近海底着地进行了多体动力学仿真,其结果表明ROV采矿车在近海底着地时切削头与地面存在着碰撞,该碰撞是强烈的.对此提出了一种改进策略,让采矿车在推进器控制下实现0速度着地,切削头与地面的碰撞大大减轻,该控制方法效果良好. 展开更多
关键词 ROV采矿车 动力学仿真 深海采矿 虚拟样机 多体动力学
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“海筝Ⅱ型”遥控自治水下机器人的运动控制研究 被引量:4
12
作者 王瑶 徐鹏飞 胡震 《舰船电子工程》 2014年第3期56-60,共5页
论文以"海筝Ⅱ型"遥控自治水下机器人为研究对象,简要介绍了该型水下机器人的总体性能和运动模型,着重对其运动控制展开研究。利用模糊PID算法来实现该型水下机器人的运动控制。并通过仿真和一系列的试验来验证其控制性能。
关键词 遥控自治水下机器人 运动控制 模糊PID算法
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急流条件下的水下检测系统运动响应分析 被引量:1
13
作者 甘进 董睿文 +1 位作者 王彬 吴振磊 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2022年第3期467-471,共5页
针对水下机器人(remote operated vehicle,ROV)抗流性能弱,且在急流条件下开展水下检测难度大等问题,设计了一套由ROV、抱缆装置、张紧型锚缆系统,以及声呐设备组成的水下检测系统方案,使其适用于急流条件下水下结构物施工质量和健康状... 针对水下机器人(remote operated vehicle,ROV)抗流性能弱,且在急流条件下开展水下检测难度大等问题,设计了一套由ROV、抱缆装置、张紧型锚缆系统,以及声呐设备组成的水下检测系统方案,使其适用于急流条件下水下结构物施工质量和健康状态的检测.采用AQWA软件计算得到多种工况下水下检测系统的运动响应,分析相关设计参数对系统的水动力性能的影响规律.结果表明:在来流角度小于20°的急流条件下,所提出的水下检测系统方案可保证ROV及声呐设备工作的稳定性,满足水下检测的相关技术指标及要求. 展开更多
关键词 水下机器人 水下检测 AQWA 运动响应 数值计算 急流条件P754.4
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基于乘性扩展卡尔曼滤波的水下机器人姿态估计 被引量:9
14
作者 唐军 王子梦 罗瑞智 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第11期126-129,共4页
针对缆控水下机器人(ROV)运行时姿态估计的精准性和实时性问题,设计了一种基于乘性扩展卡尔曼滤波(MEKF)的姿态估计算法。该算法通过线性化姿态运动学方程,分别建立标称状态方程和误差状态方程,在扩展卡尔曼滤波框架下融合微机电系统(ME... 针对缆控水下机器人(ROV)运行时姿态估计的精准性和实时性问题,设计了一种基于乘性扩展卡尔曼滤波(MEKF)的姿态估计算法。该算法通过线性化姿态运动学方程,分别建立标称状态方程和误差状态方程,在扩展卡尔曼滤波框架下融合微机电系统(MEMS)传感器数据,实时估计姿态和偏差。为验证该算法可行性,采集水下动态实验数据进行融合,与参考值相比较,并在仿真环境下与姿态估计算法中广泛使用的显性互补滤波(ECF)以及梯度下降(GD)法分析对比。结果表明:算法能实时稳定输出ROV的姿态信息,并且在动态性、收敛性和准确性等方面均优于其他两种算法。基本满足ROV姿态估计收敛性好、精度高等要求。 展开更多
关键词 水下机器人 姿态估计 乘性扩展卡尔曼滤波 微机电系统传感器
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水下遥控机器人运动仿真数学模型的研究
15
作者 张美荣 《自动化与仪表》 2019年第4期27-30,49,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 遥控水下机器人 运动模型 实时解算 仿真
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基于水动力试验的深海开架式潜水器三维轨迹跟踪控制平台设计(英文) 被引量:2
16
作者 范士波 连琏 任平 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第12期1408-1416,共9页
由于深海潜水器的高研发成本和海洋环境的复杂性,文章设计并开发了一个深海潜水器近海底三维轨迹跟踪控制仿真平台,仿真平台主要包括海图数据处理、海底环境生成、水下机器人建模、轨迹跟踪仿真四个主要模块。建造了1:1.6的ROV缩尺比模... 由于深海潜水器的高研发成本和海洋环境的复杂性,文章设计并开发了一个深海潜水器近海底三维轨迹跟踪控制仿真平台,仿真平台主要包括海图数据处理、海底环境生成、水下机器人建模、轨迹跟踪仿真四个主要模块。建造了1:1.6的ROV缩尺比模型,通过VPMM和LAHPMM进行了模型水动力试验,获得了相关的水动力系数,并根据潜水器的结构布置特征,建立了5自由度的潜水器运动数学模型。在Windows操作系统VC++6.0集成环境下,通过OpenGL图形开发库,搭建了该仿真平台,并进行了初步调试,获得了比较理想的模拟效果。 展开更多
关键词 有缆式潜水器 水动力试验 VPMM LAHPMM 轨迹跟踪
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基于改进YOLOv5s的桥墩缺陷检测ROV设计应用 被引量:2
17
作者 齐晓轩 陶九明 +2 位作者 陈鉴 何至诚 袁鹏达 《沈阳大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第6期503-510,共8页
针对桥墩附近乱流现象严重和桥墩表面光滑难以吸附的问题,采用浮游加抱臂爬行方式,利用复合控制技术设计了一款桥墩缺陷检测ROV。首先,ROV本体结构采用8矢量推进器布局方案,实现了机器人浮游状态全向运动,提高了ROV抗扰能力;其次,抱臂... 针对桥墩附近乱流现象严重和桥墩表面光滑难以吸附的问题,采用浮游加抱臂爬行方式,利用复合控制技术设计了一款桥墩缺陷检测ROV。首先,ROV本体结构采用8矢量推进器布局方案,实现了机器人浮游状态全向运动,提高了ROV抗扰能力;其次,抱臂夹持机构采用绳传动方式,以机械简单联动为ROV爬行状态下的稳定检测提供了可靠平台;最后,采用基于注意力机制改进的YOLOv5s网络识别桥墩缺陷,通过引入ASPP、IAAM等结构,提升了缺陷检测的实时性与精度。真实水域试验结果表明,所设计的ROV具有很好的适用性和有效性,在复杂水域环境下取得了较好的桥墩缺陷检测应用效果,可代替潜水员完成桥墩缺陷采集工作。 展开更多
关键词 无人遥控潜水器(ROV) 桥墩检测 复合结构 缺陷识别 YOLOv5s 注意力机制
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核电水池水下焊接ROV线缆稳态力学特性
18
作者 李战东 陶建国 +3 位作者 罗阳 孙浩 丁亮 邓宗全 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2709-2715,共7页
设计搭载有焊接装置的有缆水下机器人(ROV);建立部分处于空气中、部分处于水下的线缆稳态力学模型;将常微分方程组形式的模型求解问题转化为初始值求解问题,并以ROV和线缆之间连接点的状态值为初始值,通过四阶龙格-库塔算法求解得到ROV... 设计搭载有焊接装置的有缆水下机器人(ROV);建立部分处于空气中、部分处于水下的线缆稳态力学模型;将常微分方程组形式的模型求解问题转化为初始值求解问题,并以ROV和线缆之间连接点的状态值为初始值,通过四阶龙格-库塔算法求解得到ROV运动速度、水深、线缆入水角和线缆长度等因素与线缆的张力、法向剪切力和副法向力矩等稳态力学特性之间的变化规律。研究结果表明:本文所提出的方法可用于评估多种因素对ROV稳态运动的影响,并能够为改进ROV的设计和控制策略提供参考。 展开更多
关键词 有缆水下机器人 核反应水池 稳态运动 线缆力
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ROV收放系统设计 被引量:2
19
作者 付万里 马建伟 +1 位作者 谢松莲 张晓松 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2021年第S01期465-468,共4页
基于对水下机器人收放系统的设计及应用研究,文章重点阐述A架形式收放系统的组成、结构特点及控制系统原理,并对遥控潜水器(ROV)收放系统重要部件进行运动学及动力学分析,详细描述各部件的运动及受力状态,为ROV收放系统的总体及详细设... 基于对水下机器人收放系统的设计及应用研究,文章重点阐述A架形式收放系统的组成、结构特点及控制系统原理,并对遥控潜水器(ROV)收放系统重要部件进行运动学及动力学分析,详细描述各部件的运动及受力状态,为ROV收放系统的总体及详细设计提供重要理论依据。 展开更多
关键词 水下机器人 收放系统 运动分析 缓冲阻尼
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新型观察级ROV建模与俯仰角控制研究 被引量:1
20
作者 郝远 齐向东 《太原科技大学学报》 2020年第3期207-212,共6页
由于水下环境的复杂性,遥控式水下机器人的运动控制十分困难。该课题在一种新型有缆水下机器人外型设计的基础上,通过建立模型,分析运动方程,受力分析,从而建立控制模型。运用一种双闭环PID的控制算法,得到更优的控制效果。最后进行Matl... 由于水下环境的复杂性,遥控式水下机器人的运动控制十分困难。该课题在一种新型有缆水下机器人外型设计的基础上,通过建立模型,分析运动方程,受力分析,从而建立控制模型。运用一种双闭环PID的控制算法,得到更优的控制效果。最后进行Matlab/Simulink仿真,结果与传统PID控制进行比对,可以得出结论,双闭环PID控制器具有更快的响应,更好的控制效果。 展开更多
关键词 新型遥控式有缆水下机器人 六自由度运动方程 双闭环PID MATLAB仿真
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