《水下机器人ROV》PPT课件

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1、第3章水下机器人3.1水下机器人发展与分类水下机器人是一种可在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作方式、使用机械手或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的装置。水下机器人具有四个基本特点。(1)可移动性(2)能够感知机器人的外部和内部环境特性(3)拥有完成使命所需的执行机构(4)能自主地或在人的参与下完成水下作业3.1.2水下机器人分类及用途3.1.1概述3.1.5水下机器人关键技术①能源技术②精确定位技术③零可见度导航技术④材料技术⑤作业技术⑥声学技术⑦智能技术⑧回收技术3.2水下机器人结

2、构①载体结构特点②推进模式③动力供给④密封及耐压⑤防腐技术3.3水下机器人控制3.3.1控制基本类型遥控型水下机器人自治型水下机器人监控型水下机器人3.3.2控制方法底层控制高层控制3·3·3控制系统结构及发展有缆水下机器人和无绳水下机器人的控制技术既有相同之处，也有不同之处，但两者的控制机理是相同的。从控制系统结构的角度来看，它们的底层控制相同，只是高层控制有所不同。有缆水下机器人(ROV)控制系统的设备大体上可以分为三部分:水上控制设备水下控制设备脐带电缆水上控制设备的功能是监视和操作水下载体，并向水

3、下载体提供所需的动力水下控制设备的功能则是执行水面的命令，产生需要的运动以完成给定的作业使命脐带电缆用来传递信息和输送动力ROV控制系统由航行控制系统、导航定位系统、信息采集系统、观察系统、作业设备控制系统、水面支持设备控制系统、电缆等构成目前，随着计算机技术在ROV中的广泛应用，人们将采用更新型技术，如多媒体技术、临场感技术以及虚拟现实技术，更形象化地实现对ROV的控制。任何事物总是一分为二的，ROV的脐带电缆是一个不利因素，它约束了ROV的活动范围，增加了水面设备的成本，在复杂环境中尤其迸入复杂结构内

4、部将危害着ROV的安全，因而解脱这种束缚是各国水下机器人专家追求的目标，这就是自治水下机器人AUV技术得以发展的理由。AUV的控制问题涉及到许多方面如机器视觉、环境建模、决策规划、回避障碍、路径规划、故障诊断、坐标变换、动力学计算、多变量控制、导航、通讯、多传感器信息融合以及包容上述内容的计算机体系结构等AUV可分为预编程型和智能型预编程型是指AUV在完成使命的过程中完全执行预定的程序，在机器人下水前，操作人员根据使命需求，采用专门的语言编制使命程序，并将使命程序下装到机器人上的控制计算机中智能型AUV则

5、具有在未知环境申建立环境模型、根据模型重新决策和规划的能力。这种机器人比较复杂，是当前学术界研究的重点。AUV可分为预编程型和智能型预编程型AUV控制智能型AUV控制ROV控制3.4有缆遥控水下机器人3.4.1系统组成有缆遥控水下机器人通常由水下潜水器本体、中继器、零浮力脐带缆、水上吊放系统、绞车系统、铠装脐带缆、控制系统和动力系统组成(1)水下机器人本体潜水器是携带观察和作业工具设备的运动载体。在开式框架结构件上方的浮力块，保证潜水器全负荷时水中浮力基本为零;在水平、侧向和垂直方向都装有推进器，从而可实

6、现三维空间的运动。框架前部或必要的地方安置云台，在其上装有电视摄像机和照明灯。常规的传感器包括：水下电子单元包括：系统监视所需要的传感元件包括:。成像声纳、罗盘、深度压力传感器、高度计等。水下计算机、驱动器、控制模块，安装在常压的密封仓内。动力、压力、温度、漏水等a.潜水器为了能迅速、准确地将潜水器送到预定工作水深和较快地收回到水面，同时为了减弱母船摇摆及脐缆所受海流阻力给潜水器运动和作业带来的附加阻力、干扰和影响，一般有缆遥控水下机器人配置中继器。中继器内储存系缆，并装有系缆驱动收放机构，潜水器非工作状

7、态时将与中继器联锁在一起。b.中继器用以投放、回收中继器和潜水器。吊放系统通常采用门形结构、液压驱动，并设有消摆机构和脐带电缆的储存。c.吊放系统用于潜水器和中继器之间机械软连接及能源馈送和信息传输。系缆套穿浮力材料以使其在水中为零浮力，从而减小水流阻力对本体的干扰。d.系缆在吊放架与中继器之间完成机械软连接、能源输送、信息传输的作用。它是钢丝皑装结构，以便同时起到吊放钢缆的作用，e.皑装主缆在运动载体上安装摄像机、成像声纳，构成载体的基本系统。在需要作业时，可再加装1--2水下机械手和多种水下作业工具。

8、f.观察作业设备内放控制台及供电设备，简单维修设备等。它是水下载体的驾驶、监视、操作、指挥中心。g.控制间水下机器人本体a.潜水器b.中继器c.吊放系统d.系缆e.皑装主缆f.观察作业设备g.控制间(2)控制系统有缆遥控水下机器人的控制系统通常由水面控制、水下控制、信息采集、信号传输、执行机构控制等儿个部分组成。(3)传感器a·监视系统主要指用于水下机器人水下搜索和水下观察的设备，一般包括有水下摄像机、云台及照明、成像声纳、声