摘要：介绍一种基于全球定位系统(GPS)的水下航行器(AUV)路径定位的控制系统设计方法。鉴于水下航行器在自主路径规划上出现偏差,水下航行器利用STM32型ARM微控制器与GPS数据交换,并通过GPS反馈数据与MATLAB规划路径结合和STM32均值处理,调整出合适的运动轨迹并进行了精度分析。实验结果表明:控制器设计的行驶轨迹符合期望且精度较好;基于GPS路径优化精度得到明显提高,为纠正路径规划偏差提供了一种参考方法。

摘要：该文针对近海渔业和大面积水产养殖环境监测应用周期长,覆盖面积大等特点,设计了基于LoRa技术的长距离低功耗无线传感网络系统。该系统设计了低成本的双信道LoRa网关,并在此基础之上提出了一种新颖的速率自适应的双信道同步调度无线通信策略。该策略充分利用LoRa技术多扩频因子多数据率的特点,对网关不同距离范围内的终端节点自动分配不同的扩频因子以确保网络连通性,并通过MAC层同步调度,在保证监测网络大面积覆盖的同时,大大降低了无线信道碰撞的概率,提高了异常数据上传的实时性和终端节点的平均网络寿命。通过仿真和现场试验验证了本方案的有效性,系统可有效覆盖半径3 km的监测区域,100个终端节点的网络规模;对于视距通信,该策略的投递率从单一扩频因子的0.8提升到0.99,对于数据上传周期为10 s的快速通信,投递率从单一扩频因子的0.4提升到0.95以上;如采用3 600 mA·h锂电池,数据上传周期为10 min,终端节点寿命可达1 a。

摘要：全海深载人潜水器是当前海洋技术领域最有挑战性的深海装备之一,而锥台型观察窗的设计是全海深载人潜水器的技术难点.为了研究锥台型观察窗的结构参数和倒角对于应力和位移的影响,首先利用ABAQUS对文献记述的试验进行仿真,验证有限元模型的可靠性.然后建立带有两种边界条件的有限元模型,对比分析位移和应力的差异.最后研究锥角α、厚度直径比t/Di、摩擦系数μ和倒角对锥台型观察窗的位移和应力的影响.数值分析结果表明:有限元仿真数据比文献试验数据稍大,偏保守;自由边界时的轴向位移比固定边界时的大,更符合实际工程应用;3个设计参数与应力和位移均成反比,给出了锥角和厚度直径比的合理优化区间;在锥台型观察窗内侧面边缘处建立倒角有利于减小应力集中.

摘要：半潜式无人艇的运动稳定性对航行安全有着重要影响,所以在设计过程中对半潜式无人艇的运动稳定性进行分析,不仅能了解其当前的运动状态,还能为控制系统的调节提供依据。首先分析了运动稳定性理论,提出基于动网格思想的半潜式无人艇水平面运动时水动力导数的计算方法。然后以设计的一种半潜式无人艇为研究对象,建立其水平面运动方程,基于动网格瞬态计算方法和多相流模型进行半潜式无人艇的直(斜)航拖曳试验和悬臂试验的模拟仿真,将仿真计算得到的水动力导数与实验值对比验证了该方法的可行性。最后计算半潜式无人艇的水平面运动稳定性,计算结果表明半潜式无人艇水平面运动稳定性良好,并进行海试验证。海试过程中半潜式无人艇在海上可稳定航行与作业,证明整体的设计达到了运动稳定性条件,满足了自主移动式监测的应用需求,并为半潜式无人艇后续的优化设计及运动控制的研究提供了参考依据。

摘要：随着微创机器人的广泛应用,其配备的手术器械也成了研究热点。丝传动因有远程交错传动、小型化和传动平稳的特点常用于微创手术器械的研制中,但有变传动比和摩擦损失的问题。因此,基于复合传动理论引入能传递交错轴运动且有定传动比和传动平顺等特点的面齿轮,将丝传动与齿轮传动进行组合配置,进行微创机器人手术器械的研制。通过结构设计、运动学和工作空间分析以及样机的运动实验,验证了器械复合传动的合理性。

摘要：为了动态检测海洋、湖泊的水文数据,设计一种半潜式无人艇。基于模块化的设计思想,该半潜式无人艇分为下潜主艇体、水面浮体、控制舱和升降机构等4个功能模块。下潜主艇体的结构设计成双体,由左、右两个下潜艇体组成,每个下潜艇体外形呈鱼雷状,根据功能要求分为导流罩、传感器舱1、电池舱、传感器舱2和电机舱等5个功能模块;水面浮体的外形为船形,控制舱嵌入其中;升降机构采用步进电机和丝杆,调节主艇体的下潜深度。基于已经设定的半潜式无人艇的主尺寸,对半潜式无人艇进行稳性校核。利用FLUENT软件分析模型阻力,计算所需功率,选配合适的电机。水池实验表明,设计的半潜式无人艇在水中的姿态稳定,具有前进、改变主艇体的下潜深度等功能。

摘要：运用Solid Works参数化建立曲柄结构的三维模型,并用Simulation进行有限元仿真分析。确定6个待优化参数,以最大应力为约束,求解最小的结构重量。采用Box-Behnken法进行优化,迭代分析49次,考虑Solid Works不能充分拟合数据,用试验设计软件Design-Expert建立Box-Behnken响应面设计,将仿真结果输入Design-Expert,分别拟合关于体积和应力的响应面函数,求得最优解。对比参考文献的结论,表明BBD在结构优化问题上有很好的应用价值。

摘要：为了精确预测水产养殖溶解氧变化趋势,该研究提出了基于K-means聚类和改进粒子群优化(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)的长短时记忆(Long Short-term Memory,LSTM)神经网络预测模型。根据环境因子间的相似度,应用改进的K-means聚类算法将环境数据划分为若干类。在此基础上,基于LSTM神经网络算法构建改进的水产养殖溶解氧预测模型,并引入改进粒子群优化算法对模型参数进行优化,以减少经验选取参数的盲目性。在不同天气状况下利用该模型对溶解氧进行预测。试验结果表明,在良好天气情况下,该模型预测误差曲线波动较小,预测精度更高。当天气发生突变时,溶解氧预测模型评价指标平均绝对百分误差、均方根误差、平均绝对误差和纳什系数分别为0.1295、0.6453、0.4613和0.9022。该模型一定程度改善了天气突变状况下的数据缺失、鲁棒性差等问题。

摘要：“新工科”专业需要以培养符合国家建设需要的人才为目标,需将“立德树人”理念完全融入专业建设的全过程。以上海海洋大学机器人工程建设为案例,综合分析了以“立德树人”理念为核心,以培养新时期人工智能浪潮引领下的合格建设者为出发点,以培养秉承科技报国理想、传承攻坚克难精神的可靠接班人为着眼点,设计专业的建设规划、途径与手段。

摘要：为满足对远洋环境进行长时间、大范围监测的实际需求,设计提出一种波浪动力滑翔机,该设备是一种无需携带能源即可实现自主航行的新型海洋监测平台,其主体结构由水面母船、水下牵引机和柔性缆绳三大部分组成。平台通过即时获取海洋中的波浪能、太阳能、风能作为行走的动力源,克服了传统海洋监测设备在能源供应上存在的短板。为进一步提升水下牵引机对波浪能的利用率,采用Ansys软件中的Fluent模块对水下牵引机进行水动力仿真研究,分析了侧翼板形状、侧翼板工作最大摆动角度以及侧翼板安装分布间距对滑翔机总体行走效率的影响。结果表明:NACA翼型侧翼板具有更好的水动力性能;随着最大摆动角度的增加,水下牵引机的推进效率先增大后减小,最大摆角在20°左右时,推进效果最佳;随着侧翼板分布间距的增大,水下牵引机的推进效率逐渐减小,分布间距在80 mm左右时,推进效果最佳。