1发展现状

ROV的雏形是上世纪50年代由几个美国人将摄像机密封放在海底探索海底世界的秘密而形成的。1960年，美国研发出了世界上第一台水下机器人，命名为CURV1，因在西班牙外海找到一颗失落在海底的氢弹而引起了巨大的轰动。由于海洋工程的需要，以及计算机等高新技术的发展，ROV的研发也得到了快速的发展。86059

目前，全球的水下机器人型号至少在270种以上，重量从几千克到20吨以上不等。海底作业深度也已达10000米以上。在ROV的技术研究上，一些发达国家，如美国、英国、意大利、日本等都处于世界领先水平。而我国ROV的开发主要开始于上世纪70年代末，经过这么多年的发展，我国的ROV水平也有了实质性的进步。如1986年，上海交通大学和中科院联合研发的以海洋石油开发、打捞救生为应用背景的无人遥控水下机器人“海人一号”；1993年在大连海湾进行的“8A4水下机器人”海上试验，以及技术和性能已达世界先进水平的带自动升降补偿绞车和两个机械手的“海龙——七型”水下作业系统，都代表了国内水下机器人研发的最高水平。

2发展趋势

目前，现有的水下机器人已经有着非常多的种类，它们在全世界海底能源的开采和探索中起着相应的不同的作用。全球水下机器人研究技术的发展趋势可归纳为以下几个主要方面：

1。浅海向深海的发展。地球上95%以上的海洋深度至少都到6000米以上。所以，建造下潜深度为6000米以上的水下机器人已成为必然趋势。很多国家都把6000米这个深度看成发展水下技术的阶梯，目前又在向着研发万米级以上的水下机器人迈进。根据我国“十一五”863计划海洋技术中提出的原则——深化浅海、开拓远海，实现浅海向深海转移的目标。

2。向高性能的方向发展。随着不断提高的计算机水平、水下控制技术和定位导航技术水平在水下机器人的研制中的应用，将在很大程度上提高水下机器人的作业能力和运动性能。

3。向小型化、低成本、自动化的方向发展。由于兼容性和模块化的技术得到不断的提高，水下机器人的成本也得到大大的降低，具有相当高的经济效应。

4。由单一向多个发展。对水下复杂的作用任务，一个机械手的操作可能很难完成，这时，就需要多个机械手协调操作，甚至是多个水下机器人协调操作。

3作业系统的研究概述

本文研究的对象是ROV和机械手组成的水下遥作业系统，也就是一种UVMS。为实现水下遥作业系统的复杂作业任务，需要解决建模、运动规划和控制、能源等多项技术。该作业系统作为一个非线性、时变和强耦合的复杂系统，它的控制算法的研究也由很多难点，比如：

1）冗余度自由。虽然自由度冗余提高了系统的可操纵性，但是也因为运动学反解有多个解而影响了在线规划的速度。

2）水动力的确定。ROV和机械手在水下运动时都会受到水动力的影响，从而产生很多不必要的误差，这些误差导致难以计算和建模，所以，我们很难确定整个系统所受到的准确的水动力值。

3）水下环境的建模。陌生的海洋世界对人类而言先验知识很少，在多变的水下作业环境中，水下的复杂环境产生的干扰又很大，因此，水下作业环境的描述和建模也都变得极为复杂。

4）系统的动力学建模。

5）控制方法的研究。因为控制要求、系统的结构、配置、作业环境等的不同，使得没有任何一种控制方法适用于所有的水下作业系统，因此，针对这些因素，设计所有子系统协调配合，拥有鲁棒性和自适应性的方法成为了研究的重点。