毕业论文移动版

1、水下机器人概况

水下机器人，也可以说是无人水下潜水器。它的外表不想以往所常见的人形机器人，它是一种可以完成某些人力不可及的水下任务的机器。水下机器人相比于传统的水下作业，有很多优势，例如可以扩大作业范围，在深水区域作业，也能减少人工作业的风险，有安全保障。我们通常把水下机器人分为两类：

第一类是自治无人水下机器人（AutonomousUnderwaterVehicle，简称AUV），AUV属于无人无缆潜航器，自治无人水下机器人的能源来源主要是自身携带的，例如蓄电池，例如燃料电池等等。而它通常是通过预定的程序来完成所需要的任务，很少或者说几乎没有人类干预。实时自主性是其显著特征。另一方面，它还具有潜水深度大、占用空间小、无脐带缠绕等特点 。

第二类则是有缆遥控水下机器人（RemotelyOperatedVehicle，简称ROV），与AUV依赖自身携带的能源作业不同，ROV是一种依靠从岸上获得能源无人潜航器，它通过脐带缆连接岸上与水下的ROV本体，机器人经过脐带缆获得水面的控制信号和电源。ROV主要由水面控制平台、电源箱、脐带缆、水下航行器四个部分组成，具有动力充足、运动灵活、续航能力强、作业范围广以及适应环境能力强等特点。ROV被广泛应用于水下观察、海洋勘探、海洋平台的安装与维修、海洋管线的铺设与检修以及水下考古等作业。目前应用最广的水下机器人是ROV，ROV因其易于控制、动力充足、操作实时精确的特性在水下机器人领域将占据主导地位。

2、ROV发展现状

ROV的研究始于上个世纪的50年代，世界上第一台无人有缆遥控潜水器是由美国人于1953年研制出的。80年代开始，无人有缆潜水器进入了快速发展时期。1987年，日本海事科学技术中心成功地研制了一款深海无人遥控潜航器，命名为“海鲀3K”号，最深下潜达到3300m。近年又研制成功KAIKO、UROV7K、KAIKO7000等型号的ROV，下潜深度超过7000m，最深超过10000m，是世界上下潜最深的ROV之一。KAIKO号ROV净重5.4吨，航速最大1.5节。

英国、法国和德国联合研制的Victor6000型ROV，最大深潜也达到6000m，装载两个机械手和其他采样装置，参与过多次科学任务。在有缆无人水下机器人的研究方面，欧洲走在世界的最高处，他们有着明显的优势。

美国的ROV技术也居于世界前列，除了研制出世界上第一台无人水下遥控机器人，后面还研制出了种类繁多、功能强大的ROV。美国SeaBoTIX公司生产众多水下爬行机器人，其中LVB300-5是其中一种比较先进的，可以装载机械手进行水下作业，所示，它的工作深度达300m，重约13kg，最大负载为100kg。

加拿大的SeamorMarine公司研发的小型ROVSeamor300系列是一种先进的浅海水下机器人。如图1-2所示，是Seamor300F型ROV，机身尺寸为355mm*472mm*355mm,重约23kg，最大下潜300m，最大速度3节。

国内的ROV研究起步较晚，始于上世纪80年代，关于ROV的研究主要集中在哈尔滨工程大学、上海交通大学、中国科学院沈阳自动化研究所等几家单位，从事ROV相关产品开发的公司也较少，与国外地高速发展相比不仅数量少，在ROV的探测水平、制作工艺水平、导航和定位技术以及运动控制等方面上也与国际顶尖水平相差挺大的。

哈尔滨工程大学致力于研究水下机器人，在研究方面有很多重大成果，他们所研究的“8A4”、堤坝检测ROV、“观察者号”等等，在水下机器人方面都是重大突破。中科院和上海交通大学一起合作“海人一号”，是国内第一台遥控无人水下机器人，而“海人一号”也通过了海下试验，可以进入水下作业。沈阳自动化研究所与俄罗斯合作共同研发了CR-01水下机器人，在太平洋海域获取了大量有用数据。沈阳自动化研究所所研究的不少小型水下机器人已经开始在海洋工程中应用起来，比如“金鱼”系列，HR1等。2010年，该所主持研制成一款新型水下机器人-北极ARV，如图1-3所示，它集AUV和ROV于一体，在北极考察中获取了大量科学数据 (责任编辑：qin)