摘要：针对水面机器人(unmanned surface vehicle, USV)航向跟踪容易受到风、浪与水流干扰影响的问题,提出了一种基于线性变参(linear parameter varying, LPV)模型的H_∞鲁棒航向跟踪控制器.首先从水动力学机理出发,提出了基于速度变参的LPV模型.然后基于提出的速度变参LPV模型,利用线性矩阵不等式设计了USV的H_∞鲁棒航向控制器,用以抵抗风、浪与水流对机器人的影响.最后,在自主研发的3自由度欠驱动喷水推进式USV平台上进行了实验.实验结果表明,控制器可以实现鲁棒的航向跟踪控制.

摘要：针对一类非完全对称的高性能欠驱动水面机器人系统,提出一种有限时间收敛的跟踪控制器.利用全局微分同胚变换得到非线性级联系统的形式,将原系统的跟踪控制问题转化为非线性级联系统的控制问题.基于有限时间Lyapunov理论,设计一种有限时间控制器,获得了较高的响应特性和跟踪精度.通过理论分析和仿真实验说明了该方法的有效性和可行性.

摘要：针对水面机器人水动力学的强非线性,且容易受到风、浪与水流干扰的影响,提出了一种基于LPV(Linear Parameter Varying)模型的H_∞鲁棒航向保持控制器。LPV模型采用Froude数作为线性变参,用来反映水面机器人水动力学随Froude数变化的非线性特性,同时简化模型参数辨识与控制器设计。将Froude数作为调度变量,采用介实引理设计了H_∞鲁棒航向保持控制器,用来抑制扰动对控制器的影响。在三自由度欠驱动水面机器人仿真平台上进行了验证,证明了控制器的有效性与鲁棒性。

摘要：为解决目前水产养殖业存在的水质检测与调控问题,提高产值,文中设计一款与水面机器人配套的物料喷洒机构。在分析水面机器人工作环境的基础上,比较了市面上常用的方案,并对物料输送机构和喷洒机构进行了选型设计。实验表明,该装置可配合水质检测系统,实时检测水质,实现物料的准确投放,调节局部水域水质。

摘要：针对港口安全的需要,为了提高监视港口安全的水面机器人软件系统的可靠性与实时性,提出了基于LCM的改进的机器人软件系统设计。它可以实时采集水面机器人各传感器参数,然后利用收集到的参数进行UPSV自身的运动控制,实现智能避障,监测港口安全等功能。在数据采集与通信方面,这套软件系统是基于LCM进行设计的;在行为控制方面,对其进行了改进,主要采用的是IvP控制模型。

摘要：针对水面机器人受外界风浪、水流干扰导致动力学模型构建困难的问题,提出一种基于单神经元PID轨迹跟踪控制方法。首先分析水面机器人轨迹跟踪控制问题,提出基于视线导引法的轨迹跟踪控制策略;然后,设计水面机器人单神经元自适应PID航向角控制器;最后,在自主研发的2自由度欠驱动的半潜式水面机器人上进行航向角控制和轨迹跟踪控制试验。试验结果表明,所提出的控制器可实时跟踪期望航向角和目标轨迹。

摘要：文章设计了对小区景观湖或人工湖的小型湖面上的树叶或漂浮物进行清扫的装置。该装置主要由过滤网、推进器螺旋桨、超声波模块、摄像头及电机模块组成。在工作时,可以采用手动模式,通过2.4G无线模块进行通信控制,从而指挥清扫机器进行清扫工作;也可以采用自动清扫模式,利用清扫机器人加装的摄像头来识别水面的垃圾物,通过单片机进行信息处理,输出控制信号驱动电机带动螺旋桨运动到指定位置并通过超声测距实现避障功能。

摘要：针对水面机器人(USV,unmanned surface vehicle)水动力学具有强非线性,并且容易受到风、浪与水流干扰的问题,提出一种主动增强LPV(linear parameter varying)建模与航向保持控制方法.LPV模型采用USV的速度作为线性变参,用来简化系统参数辨识与控制器设计.在LPV模型的基础上,将风、浪与水流等干扰看成是未建模误差,采用UKF在线估计,用来提高建模精度.然后,针对LPV模型采用线性矩阵不等式设计航向保持名义控制器,并在此基础上设计前馈控制器对未建模误差进行在线补偿.仿真结果表明,该方法可以有效减弱风、浪与水流等未建模误差对系统控制的影响.

摘要：水面机器人是继无人驾驶汽车、无人机后的工业界、学术界的又一关注热点,机舱作为水面机器人的控制和运行中枢,要求具备高度的智能化和自治化。基于边缘计算模式设计和实现了水面机器人机舱预测性维护系统,该系统具有机舱运行参数实时感知、故障诊断,估计剩余寿命,进而开展预测性维护的功能。论文给出基于边缘计算的预测性维护系统体系结构设计,以NVIDIA Tegra Parker深度学习Soc为核心的边缘网关架构设计,基于GRU门控循环单元神经网络学习算法的故障诊断、剩余寿命预测方法及预测性维护实现思路,最后在NASA的PCo E发动机退化模拟数据集上验证了系统设计的可行性及预测算法的有效性。

摘要：为解决现有清除溢油技术存在的效率低、自动化程度低、成本高等问题,针对其无法适应海面油污清理的机械化、智能化的需求,自主研发了一种超疏水亲油材料,即泡沫金属基浮油收集材料,设计并制作了溢油回收装置,结合自主水面机器人平台,研制出溢油清除水面机器人系统,该系统具有自主持续性吸油、自主巡航、自动识别油污等功能。实验表明,该超疏水亲油材料吸油效果良好,效率高,且吸油材料能够循环利用。通过水面机器人模拟测试分析可知,该溢油清除水面机器人系统能够实现海面油污清除的智能化、自动化,且具有较好的发展前景和应用前景。