美国目前,美国是全球AUV的研究中心,也是世界上AUV研究机构最多的国家,为世界的最先进水平。仅美国海军主要研制水下机器人的单位就包括美国海军水下作战中心,美国海军研究局,美国海军海洋系统中心,美国海军空间和海战系统中心,美国国防高级研究计划局和美国海军研究院等。80310

1993年伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)研制成功一种自治式深海探测器(ABE),它是一种自治式水下机器人(AUV)类型,必须通过水面船只将其放入指定区域,然后让其在指定区域做调查工作。它根据事先规定的路线航行,依次到达指定区域,并在其规定的工作区域拍照,采样,搜查。其内部装有声呐,采用声学原理导航行走。并在过去的二十年中,在采样工作方面发挥很重要的作用。

经大规模修订后的被认为是升级版的“海军无人潜航器主计划”,于2005年1月21日,由美国军方发布,该计划重新确定了无人潜艇器应该具有的能力和对于水下机器人的研究方向的重新定位,并且对于水下机器人的未来任务有了具体的修订。该计划重新确立了水下机器人应该具有九项重点能力,为全世界AUV的发展都有一定的指导意义。

2日本

日本的水下机器人发展的极为快速,尤其在深海研究方面,在近十年似乎有些领域已经超越了美国,成为领导这个领域的佼佼者。日本的海洋科学与技术中心(AMSTEC)曾在1987年研制开发了当时世界上最先进的深水载人潜水器论文网

Shinkai6500(如图1-3所示),他的设计深度就已经可以达到六千五百米,至今已经完美完成多次下海任务,成为当时可以下潜深度最大的载人潜水器,直到现在依然属于先进水平。后来,又在上个世纪九十年代推出了深海ROV——海沟号(KAIK0),它的设计潜水深度更是达到惊人的11000米,其水平推进器配有四个,水平推进器配有三个,声呐系统也是复杂精密,为世界的先进水平。

3中国图1-3Shinkai6500(1)以哈尔滨工程大学为中心,由中船重工集团702所,709所,华中科技大学等单位合作,研制出三型军用智能水下机器人和用于各种特定功能的水下机器人。

(2)以中科院沈阳自动化研究所为核心,由中船重工集团702所,中科院声学所,哈尔滨工程大学等单位合作研究。沈阳自动化研究所所通过的简历机器人示范工程基地,已开发出多种型号的水下机器人产品。

(3)以中船重工集团702所为中心,以沈阳自动化研究所、浙江大学,华中科技大学为合作单位,主要研制载人水下机器人[1]。

下图为我国2014年研制成功的国产化率最高的水下机器人“海马号”,最大的下潜深度可以4500米,是我国水下机器人现阶段最先进的科研水平代表之一。

图1-4“海马”号——国产化率最高的无人潜器

1。3AUV动力定位研究所存在的问题

(1)因为AUV系统运动模型具有高度非线性,强耦合以及时变性等特点,所以很难建立其精确地数学模型。况且还有流体力学参数不确定,海流和浪涌的干扰时刻存在,还有在实际航行中AUV的浮心和重心都在时刻变化,这些都给AUV的精确数学建模带来很大的困难。所以,我们设计的动力定位控制器必须具有较强的鲁棒性来提高控制系统的抗干扰能力和克服系统建模的不精确性。同时,还需要具有参数的在线自校正能力来适应水下多变的环境。

(2)但是从工程学的角度考虑,我们设计的控制器又不能过于复杂,以免造成硬件的成本过高或者根无法实现。因此,我们必须折中考虑算法的完备性和简洁性。

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