AUV水下对接系统设计与接驳控制方案研究
2021-11-16辛传龙
工程设计学报 2021年5期
辛传龙,郑 荣,杨 博
(1.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳 110016;2.中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁沈阳 110169;3.中国科学院大学,北京 100049)
水下对接是自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)自主布放与回收的重要环节。在过去三四十年间,AUV水下对接技术得到很大发展。对接装置按照其结构形式可分为坐落平台型、绳杆型和导向罩型[1]。在鱼雷形AUV动对接应用场景下,坐落平台型的结构已被逐渐淘汰;采用绳杆型的结构,能够实现AUV水下360°全方位对接[2],可降低AUV航迹规划的控制要求;导向罩型的结构因其容错率高、充电与数据传输功能易于集成等优势,得到广泛应用。
根据对接装置在AUV对接过程中的运动和被操纵状态,可将水下对接形式分为静对接、悬停对接、移动对接、悬浮对接和拖曳动对接。静对接装置通常配置在海底预置系统上或单独布放在大陆架上,作为AUV在海底的固定“加油站”和信息中转站。美国蒙特利海洋研究所[3]、中国的浙江大学和哈尔滨工程大学[4-5]等相关研究机构都研究了在“金字塔”形底座上配置喇叭口导向罩型对接装置的静对接形式,并成功完成AUV水下对接试验。常见的潜艇驮载回收AUV的方式[6],则属于典型的悬停对接和移动对接形式。其与悬浮对接和拖曳动对接不同的是,对接装置自身能够主动对抗与AUV对接碰撞以及海流带来的扰动。Liu、郑荣等[7-8]基于某重型AUV和可操纵移动对接装置,分别采用声学和光学导引技术,成功实现悬停和移动对接。……
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