摘要：以深海生态无人科学考察4000m以上的作业水深、150马力@50Hz作业功率、具备多样性科考工具搭载能力及远程操控等功能为设计目标,文章给出了一种科考级重型ROV成套系统的设计方案。其采用了ROV本体轻量化高功率密度、5级海况下自排缆双冗余驱动收放、便捷分布式紧凑型水面远距离供电控制及组合式作业工具等设计技术,可实现ROV本体4000 m飞行、安全布放回收及无人深海科考作业等功能,且部分部件可推广应用于6000m平台。最后,基于油压补偿推进器、灯控箱、工具阀箱及水下电子舱等关键自制零部件,研制了ROV成套系统工程产品;并通过单体部件级、子系统级及整机系统级测试,以及首次海试和9天8个潜次的深海生态科考任务,取得了大量科考样本和数据,有效检验了该ROV系统的作业能力及可靠性。

摘要：目前,海洋波浪补偿装置仿真模型通常过于复杂,不利于直观理解其动力学特性和性能机理。对此,文章以一种满足深海重型水下机器人布放回收作业的摆臂式、气液混合驱动的被动波浪补偿装置(passive heave compensation,PHC)为研究对象,分析其复杂波浪补偿过程和非线性动力学特征;通过构建合理的建模假设,降低建模难度,推导出系统动力学和运动学简化数学模型,并开发对应的数值仿真软件;开展基于模型的稳定和动态仿真分析,提出可能影响被动补偿性能的主要因素,包括蓄能器容积、初始充氮压力和充油后氮气压力等。通过仿真不同设计参数和系统状态的波浪补偿装置在静水面和3级海况下的波浪补偿性能,对比仿真影响波浪补偿性能的主要因素,结果验证了该被动波浪补偿装置在补偿行程、脐带缆拉力变动响应灵敏度等方面的补偿性能,以及该算法模型的有效性;并根据对比结果,提出通过适当调节蓄能器体积和氮气压力来改善波浪补偿装置性能的使用和设计建议。

摘要：针对水下机器人在路径规划中遇到的约束条件复杂、寻优算法性能不稳定、路径不平滑等问题,文章提出了一种基于改进粒子群算法的水下机器人路径规划方法。首先,基于函数模拟法构建水下地形及障碍物环境;其次,在优化目标设计方面,从减少能耗的角度出发,文章在传统路径长度最短的基础上,又增加了对水下机器人姿态角度变化以及转向节点位置分布均匀性的优化,以进一步适应实际情况;然后,分析了粒子群算法中惯性权重对算法性能的影响,引入了改进措施,以提高算法的寻优性能;最后,将计算出的初始路径采用B样条曲线进行平滑处理,得到最终的机器人运动规划轨迹。仿真实验结果表明,文章所提路径寻优方法相较于传统蚁群算法和粒子群算法,综合能耗分别降低了56.6%和19.3%,在求解能力和收敛性上也表现出了更优的性能。

摘要：本文详细介绍深海工作级ROV的供电系统负载情况,分析了ROV供电系统设备选型的关键技术问题,针对ROV供电系统特殊需求提出了关键参数的选择计算方法。最后,以6000米级150hpROV为例进行供电系统关键参数选择计算,并通过仿真及实际应用验证说明其可行性。

摘要：设计了一种用于有缆水下机器人起吊系统的波浪补偿装置,其将传统的绞车转轴和绞盘固定连接的方式改成通过若干液压马达和电机将绞车转轴力矩传输到绞盘的方式,通过调节电机和液压马达输出力矩实现波浪补偿控制,不仅结构简单、操作方便,而且不增加甲板安装面积。通过合理建模假设和数学推导,建立了该起吊系统的简化数学模型。仿真结果表明,该数学模型能够准确描述起吊系统在规则波浪情况下的运动过程,且对应的波浪补偿装置能够在一定范围内减弱作用在吊装线缆的张紧力变化的剧烈程度,从而削弱了波浪对水下机器人运动的影响。