水下滑翔机器人运动分析与载体设计 被引量：19

1

作者 张奇峰 俞建成 +2 位作者 唐元贵 李硕 张艾群 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2006年第1期74-78,85,共6页

水下滑翔机器人是一种新型水下机器人,具有噪声低、航行距离远、续航时间长、成本低等特点。分析了水下滑翔机器人的驱动机理和运动实现,给出了水下滑翔机器人典型运动的仿真结果,并以正在设计的一水下滑翔机试验样机为研究对象,描述了... 水下滑翔机器人是一种新型水下机器人,具有噪声低、航行距离远、续航时间长、成本低等特点。分析了水下滑翔机器人的驱动机理和运动实现,给出了水下滑翔机器人典型运动的仿真结果,并以正在设计的一水下滑翔机试验样机为研究对象,描述了样机的整体结构布局,详细研究了浮力调节机构、俯仰调节机构和横滚调节机构的实现方法,并就样机中各执行机构的设计实现进行了论述。 展开更多

关键词 水下机器人 水下滑翔机器人 滑翔运动分析 载体设计

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水下滑翔机器人运动调节机构设计与运动性能分析 被引量：22

2

作者 俞建成 张奇峰 +1 位作者 吴利红 张艾群 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期390-395,共6页

描述了水下滑翔机器人3个运动调节机构的设计,即浮力调节机构、俯仰调节机构和横滚调节机构,分析了运动调节机构与运动之间的关系.提出了采用CFX水动力计算软件分析水下滑翔机器人运动性能的方法.根据CFX计算结果,用最小二乘法参数辨识... 描述了水下滑翔机器人3个运动调节机构的设计,即浮力调节机构、俯仰调节机构和横滚调节机构,分析了运动调节机构与运动之间的关系.提出了采用CFX水动力计算软件分析水下滑翔机器人运动性能的方法.根据CFX计算结果,用最小二乘法参数辨识方法辨识出定常滑翔运动的水动力参数.简化了空间螺旋回转运动过程,通过CFX水动力计算方法进行回转特性分析,估算回转半径. 展开更多

关键词 水下机器人 水下滑翔机器人 机构设计 运动学

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水下滑翔机器人载体外形设计与优化 被引量：37

3

作者 胡克 俞建成 张奇峰 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期108-112,117,共6页

借助流体动力计算软件CFX和Matlab,对水下滑翔机器人载体外形进行设计和优化.通过对 4种载体方案的分析计算和运动仿真,最终得到了一种比较合理的外形方案.研究结果表明,采用CFX流体动力计算软件对于研究水下机器人载体的外形结构,尤其... 借助流体动力计算软件CFX和Matlab,对水下滑翔机器人载体外形进行设计和优化.通过对 4种载体方案的分析计算和运动仿真,最终得到了一种比较合理的外形方案.研究结果表明,采用CFX流体动力计算软件对于研究水下机器人载体的外形结构,尤其是在方案设计阶段在外形流体动力设计中具有重要的作用,可缩短研制周期、降低设计成本. 展开更多

关键词 水下滑翔机器人 水下机器人 外形优化 CFX MATLAB

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水下滑翔机器人系统研究 被引量：22

4

作者 俞建成 张奇峰 +2 位作者 吴利红 李硕 张艾群 《海洋技术》 2006年第1期6-10,19,共6页

水下滑翔机器人是一种新型的水下机器人,可以作为水下监测平台用于大范围、长时间的大尺度海洋环境监测作业。文中调查了水下滑翔机器人的国内外发展现状,分析了其可能的应用领域。详细介绍了中国科学院沈阳自动化研究所开发的水下滑翔... 水下滑翔机器人是一种新型的水下机器人,可以作为水下监测平台用于大范围、长时间的大尺度海洋环境监测作业。文中调查了水下滑翔机器人的国内外发展现状,分析了其可能的应用领域。详细介绍了中国科学院沈阳自动化研究所开发的水下滑翔机器人系统,包括载体外形优化设计、载体结构设计和控制系统设计。分析了水下滑翔机器人定常滑翔运动和空间螺旋会转运动的运动性能。 展开更多

关键词 水下机器人 水下滑翔机器人 海洋环境监测 运动学

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水下滑翔机器人水动力研究与运动分析 被引量：26

5

作者 吴利红 俞建成 封锡盛 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2006年第1期12-16,共5页

水下滑翔机器人是一种无外挂推进系统,仅依靠内置执行机构调整重心位置和净浮力来控制其自身运动的新型水下机器人,主要用于长时间、大范围的海洋环境监测,因此要求其具有低阻性和高稳定性.文章主要从水动力特性出发对水下滑翔机器人进... 水下滑翔机器人是一种无外挂推进系统,仅依靠内置执行机构调整重心位置和净浮力来控制其自身运动的新型水下机器人,主要用于长时间、大范围的海洋环境监测,因此要求其具有低阻性和高稳定性.文章主要从水动力特性出发对水下滑翔机器人进行优化设计,包括主载体线型、升降翼和稳定翼的优化等,并对水动力优化设计的结构进行了定常滑翔运动和空间螺旋回转运动分析,这将为后期的控制系统设计提供参考. 展开更多

关键词 机器人 水下滑翔机器人 水动力设计 运动分析

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水下滑翔机器人运动机理仿真与实验 被引量：8

6

作者 王长涛 俞建成 +1 位作者 吴利红 封锡盛 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2007年第1期64-69,共6页

对水下滑翔机器人SEA-WING的定常滑翔运动和空间定常螺旋回转运动进行机理分析,针对其特定水动力系数进行仿真,得出其运动机理特性。在此基础上,通过湖试实验数据对仿真结果进行验证,认为对于定常滑翔运动,以约36°航迹角滑行可得... 对水下滑翔机器人SEA-WING的定常滑翔运动和空间定常螺旋回转运动进行机理分析,针对其特定水动力系数进行仿真,得出其运动机理特性。在此基础上,通过湖试实验数据对仿真结果进行验证,认为对于定常滑翔运动,以约36°航迹角滑行可得到最大水平速度;在相同航迹角航行情况下,水平方向速度随净浮力的增大而增大。对于定常回转运动,回转半径由载体的质量、俯仰角、水动力参数、横滚角确定。在质量和俯仰角保持不变条件下,横滚角对回转半径的影响较明显,系统的回转半径可以通过控制横滚角来实现的。 展开更多

关键词 水下滑翔机器人 定常滑翔运动 螺旋回转运动 运动机理

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水下滑翔机器人研究进展及应用 被引量：8

7

作者 李杰 周兴华 +2 位作者 唐秋华 雷宁 厉峰 《海洋测绘》 2012年第1期80-82,共3页

水下滑翔机器人(AUG)是一种将浮标技术与传统水下机器人技术相结合的新型水下机器人,可用于长时间、大范围的海洋环境测量和监测,具有较高的可控性和机动性。在欧洲地区海洋环境安全(MERSEA)中水下滑翔机器人扮演了重要的角色,未来其应... 水下滑翔机器人(AUG)是一种将浮标技术与传统水下机器人技术相结合的新型水下机器人,可用于长时间、大范围的海洋环境测量和监测,具有较高的可控性和机动性。在欧洲地区海洋环境安全(MERSEA)中水下滑翔机器人扮演了重要的角色,未来其应用领域将更加广泛,性能更加先进。 展开更多

关键词 水下滑翔机器人 海洋环境监测 MERSEA

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水下滑翔机器人载体外形设计与优化 被引量：5

8

作者 张禹 李雀屏 +1 位作者 杨国哲 苏东海 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第10期148-150,共3页

为了降低载体水阻力,增加载体升阻比,提高载体操纵性能,分析了水下滑翔机器人的载体水动力特性。首先采用计算流体力学软件,通过分析对比四种主体方案得到了比较合理的主体线型,然后设计与优化了载体附体线型,最后得到了优化的载体外形... 为了降低载体水阻力,增加载体升阻比,提高载体操纵性能,分析了水下滑翔机器人的载体水动力特性。首先采用计算流体力学软件,通过分析对比四种主体方案得到了比较合理的主体线型,然后设计与优化了载体附体线型,最后得到了优化的载体外形方案。通过上述研究工作缩短了水下滑翔机器人研制周期,降低了设计成本。 展开更多

关键词 水下滑翔机器人 外形优化 水动力分析 CFX

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水下滑翔机器人控制系统研究与开发 被引量：3

9

作者 张禹 石莹 +1 位作者 杨国哲 苏东海 《制造业自动化》 北大核心 2009年第5期26-28,共3页

文章首先介绍了水下滑翔机器人的组成结构和工作原理,其次提出了水下滑翔机器人的控制系统方案,再次说明了控制系统软、硬件的设计与实现,最后完成了水下实验。实验结果证明控制系统设计合理,运行稳定,可以满足控制要求。

关键词 水下机器人 水下滑翔机器人 控制系统 QNX

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基于GPRS的水下滑翔机器人监控系统设计 被引量：2

10

作者 朱心科 公丕亮 +1 位作者 王长涛 俞建成 《微计算机信息》 北大核心 2007年第34期90-91,121,共3页

水下滑翔机器人具有续航能力强、作业时间长等特点,适合于大范围海洋环境监测应用,可用于构建近海海洋环境立体监测网络。利用近海较好的GPRS网络覆盖条件,设计了基于GPRS网络的近海水下滑翔机器人监控系统。该监控系统不仅实现了在现... 水下滑翔机器人具有续航能力强、作业时间长等特点,适合于大范围海洋环境监测应用,可用于构建近海海洋环境立体监测网络。利用近海较好的GPRS网络覆盖条件,设计了基于GPRS网络的近海水下滑翔机器人监控系统。该监控系统不仅实现了在现场监控中心对水下滑翔机器人的监控,还可以通过Internet网络对水下滑翔机器人进行远程监控。文章详细介绍了监控系统的总体架构、GPRS终端硬件设计和系统软件设计。 展开更多

关键词 水下滑翔机器人 监控系统 GPRS

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基于QNX的水下滑翔机器人嵌入式控制系统 被引量：1

11

作者 王溪波 刘松 +1 位作者 张禹 赵晶 《工业控制计算机》 2006年第11期60-62,64,共4页

文在对水下滑翔机器人的特点进行分析的基础上,详细介绍了水下滑翔机器人嵌入式控制系统的软、硬件系统的设计方法。对DiskOnChip在QNX操作系统下的驱动以及QNX操作系统的移植过程作了详细的叙述,并给出了适用于该嵌入式控制系统运行的... 文在对水下滑翔机器人的特点进行分析的基础上,详细介绍了水下滑翔机器人嵌入式控制系统的软、硬件系统的设计方法。对DiskOnChip在QNX操作系统下的驱动以及QNX操作系统的移植过程作了详细的叙述,并给出了适用于该嵌入式控制系统运行的系统启动文件---BuildFile的主要内容及文件基本框架。根据QNX嵌入式实时分布式操作系统的独特性能,在水面控制系统中创造性的提出了利用QNX多控制台来实现对数据进行监控的方式,并开发了应用于该水下滑翔机器人的控制系统软件。 展开更多

关键词 水下滑翔机器人 QNX 嵌入式控制系统 操作系统移植 BuildFile

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水下滑翔机器人实时仿真平台研究与开发

12

作者 张禹 张亮 +1 位作者 何广涛 苏东海 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第22期6126-6128,6132,共4页

为检验水下滑翔机器人系统的整体性能及载体在水下的运动学和动力学特性,提出了采用半物理仿真方式建立水下滑翔机器人实时仿真平台的设想。介绍了建立实时仿真平台的硬件结构,并对水下滑翔机器人实时仿真平台的搭建过程作了简要的说明... 为检验水下滑翔机器人系统的整体性能及载体在水下的运动学和动力学特性,提出了采用半物理仿真方式建立水下滑翔机器人实时仿真平台的设想。介绍了建立实时仿真平台的硬件结构,并对水下滑翔机器人实时仿真平台的搭建过程作了简要的说明。仿真平台系统包括虚拟水下滑翔机器人系统和虚拟显示系统两部分,其中虚拟显示系统包括:MultiGen Creator建立的三维载体模型和海底地形;Vega生成的实时视景程序;基于MFC的视景仿真程序。 展开更多

关键词 水下滑翔机器人 半物理仿真 CREATOR 视景Vega

原文传递

水下滑翔机器人控制系统设计与实现 被引量：4

13

作者 毕道明 李硕 +1 位作者 俞建成 王晓辉 《微计算机信息》 北大核心 2006年第11S期18-20,64,共4页

本文以水下滑翔机器人为研究对象,首先简要介绍了水下滑翔机器人的总体结构,然后重点研究了其控制系统的设计方案,阐述了控制系统软、硬件的设计与实现,通过水下滑翔机器人湖试验证了控制系统设计合理,运行正确,实现了水下滑翔机器人的... 本文以水下滑翔机器人为研究对象,首先简要介绍了水下滑翔机器人的总体结构,然后重点研究了其控制系统的设计方案,阐述了控制系统软、硬件的设计与实现,通过水下滑翔机器人湖试验证了控制系统设计合理,运行正确,实现了水下滑翔机器人的基本运动。 展开更多

关键词 水下机器人 水下滑翔机器人 控制系统 QNX

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水下滑翔机器人嵌入式控制系统

14

作者 赵晶 《网络与信息》 2008年第3期78-78,共1页

本文对水下滑翔机器人的特点进行了详尽的分析。针对水下滑翔机器人控制系统的软、硬件组成特点和水下滑翔机器人工作原理,详细介绍了水下滑翔机器人嵌入式控制系统的软、硬件系统的组织机构,细致地阐述了软、硬件系统的设计理念与实现... 本文对水下滑翔机器人的特点进行了详尽的分析。针对水下滑翔机器人控制系统的软、硬件组成特点和水下滑翔机器人工作原理,详细介绍了水下滑翔机器人嵌入式控制系统的软、硬件系统的组织机构,细致地阐述了软、硬件系统的设计理念与实现方法。 展开更多

关键词 水下滑翔机器人 嵌入式控制系统 QNX 公共数据区

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国内水下滑翔机器人运动调节机构专利综述 被引量：1

15

作者 王天玥 李喆庆 +1 位作者 张富立 司雨明 《装备制造技术》 2018年第8期145-150,共6页

对水下机器人,特别是水下滑翔机器人,从历史发展、专利申请、年度分布、数量统计、技术发展路线等多方面进行系统分析,并结合丰富的专利案例,分析研判了水下滑翔机器人的发展脉络,为国内相关领域科研提供了一定参考数据和研究路线选择。

关键词 水下滑翔机器人 主要申请人 研究热点 技术发展脉络

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水下滑翔蛇形机器人滑翔运动建模与优化控制 被引量：13

16

作者 唐敬阁 李斌 +2 位作者 常健 王聪 张国伟 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期94-100,共7页

为了实现水下滑翔蛇形机器人滑翔轨迹的稳定控制,针对机器人的外形和尺寸受限问题,对机械结构进行了设计与分析.基于所设计的机械系统,采用动量定理和动量矩定理,建立滑翔运动的数学模型.对非线性模型进行线性化,并采用最优二次型控制策... 为了实现水下滑翔蛇形机器人滑翔轨迹的稳定控制,针对机器人的外形和尺寸受限问题,对机械结构进行了设计与分析.基于所设计的机械系统,采用动量定理和动量矩定理,建立滑翔运动的数学模型.对非线性模型进行线性化,并采用最优二次型控制策略(LQR)设计状态反馈控制器.为了增强系统对参数扰动的鲁棒性,加入积分控制,构成LQI控制器.通过仿真对2种控制策略的稳定性、鲁棒性和跟踪误差进行分析,结果表明,2种控制策略均能实现渐近轨迹跟踪和输入扰动抑制; LQI控制器还可以实现水动力参数扰动抑制; LQI控制器的稳态跟踪误差为0. 271 5m,比LQR控制器跟踪误差降低了27. 58%. 展开更多

关键词 水下滑翔蛇形机器人 LQR控制器 LQI控制器 轨迹跟踪 滑翔运动

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采用干扰观测器的水下滑翔蛇形机器人纵倾运动控制 被引量：10

17

作者 陈恩志 常健 +2 位作者 李斌 张国伟 刘春 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期184-192,共9页

针对水下滑翔蛇形机器人在实现滑翔运动时存在控制输入受限和外界未知干扰的问题,提出了一种基于Nussbaum函数和非线性干扰观测器的反步控制策略。通过对欠驱动水下滑翔蛇形机器人的垂直面运动进行分析和有条件的简化,得到了对应运动学... 针对水下滑翔蛇形机器人在实现滑翔运动时存在控制输入受限和外界未知干扰的问题,提出了一种基于Nussbaum函数和非线性干扰观测器的反步控制策略。通过对欠驱动水下滑翔蛇形机器人的垂直面运动进行分析和有条件的简化,得到了对应运动学及动力学方程组。采用Nussbaum函数与双曲正切函数相结合的方式处理系统控制输入饱和,避免了双曲正切函数存在的控制器奇异值,通过非线性干扰观测器实现对外界复合扰动的有效观测并进行补偿。设计了纵倾运动跟踪的反步控制器,针对反步法中虚拟项引发的计算膨胀,采用动态面方法来消除。基于Lyapunov稳定性理论设计了控制器,保证系统能够实现速度与位置信号量的全局一致稳定性。研究结果表明:所提方案相对传统反步法,在响应时间与误差收敛速度方面都有一定程度提高,且非线性干扰观测器对于复合扰动量观测性能良好;所设计的控制器可以有效实现机器人在外界未知干扰下纵倾运动的稳定跟踪,且具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 水下滑翔蛇形机器人 纵倾运动 干扰观测器 输入受限 反步控制

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水下滑翔蛇形机器人滑翔状态水动力参数计算及外形优化 被引量：2

18

作者 赵凯凯 李斌 +1 位作者 张国伟 常健 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2019年第8期785-790,共6页

针对水下滑翔机机动性能较差、运动式单一等问题,提出了一种新型水下滑翔蛇形机器人(UGSR)。该机器人结合了蛇形机器人机动性高、运动方式多样的特点,有效改善了水下滑翔机的不足。为获得水下滑翔蛇形机器人处于滑翔状态时的阻力、升力... 针对水下滑翔机机动性能较差、运动式单一等问题,提出了一种新型水下滑翔蛇形机器人(UGSR)。该机器人结合了蛇形机器人机动性高、运动方式多样的特点,有效改善了水下滑翔机的不足。为获得水下滑翔蛇形机器人处于滑翔状态时的阻力、升力以及纵倾力矩,本文采用计算流体动力学方法,利用CFX软件对第二代新型的水下滑翔蛇形机器人的水动力参数进行了求解。针对机器人升阻比小,滑翔效率低的问题,本文对两种滑翔机的翼型进行分析,通过改变该机器人的头部、尾部的长度进行多组仿真实验,并将仿真实验结果进行有效对比得出最优结果,进一步提升了水下滑翔蛇形机器人滑翔性能。 展开更多

关键词 水动力性能 水动力参数 外形优化 水下滑翔蛇形机器人(UGSR) 水下机器人

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水下蛇形机器人的滑翔运动性能研究 被引量：4

19

作者 唐敬阁 李斌 +1 位作者 李志强 常健 《高技术通讯》 北大核心 2017年第3期269-276,共8页

结合水下滑翔机在海洋中的较强续航能力,以及蛇形机器人在水中的良好机动性能,研制了一种具有两者特性的新型水下滑翔蛇形机器人,它具有水下滑翔机续航时间长、航行距离远,以及水下蛇形机器人机动性强、运动灵活的运动特性。对该水下滑... 结合水下滑翔机在海洋中的较强续航能力,以及蛇形机器人在水中的良好机动性能,研制了一种具有两者特性的新型水下滑翔蛇形机器人,它具有水下滑翔机续航时间长、航行距离远,以及水下蛇形机器人机动性强、运动灵活的运动特性。对该水下滑翔蛇形机器人的滑翔运动性能进行了试验研究。首先对水下滑翔蛇形机器人的运动原理及关节结构进行了设计分析,其次对机器人的硬件及控制系统进行了结构分析,而且根据动量定理和动量矩定理,对机器人的滑翔运动方程进行了推导,并化简到垂直平面。最后对平衡状态进行了仿真分析,对机器人的运动能力进行了试验验证。试验结果验证了水下滑翔蛇形机器人机构的有效性。 展开更多

关键词 水下蛇形机器人 水下滑翔蛇形机器人 动力学建模 水下机器人

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深水滑翔机器人耐压壳体结构优化设计 被引量：8

20

作者 李延富 俞建成 封锡盛 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2008年第4期84-88,共5页

针对深水滑翔机器人耐压壳体在深水中压缩变形和海水密度随水深增大而变化等因素造成驱动浮力变化问题,利用压缩变形和密度变化对驱动浮力影响的互补特性,归纳了载体耐压壳体结构优化设计方法。保证耐压壳体抗压条件和质量最小前提下采... 针对深水滑翔机器人耐压壳体在深水中压缩变形和海水密度随水深增大而变化等因素造成驱动浮力变化问题,利用压缩变形和密度变化对驱动浮力影响的互补特性,归纳了载体耐压壳体结构优化设计方法。保证耐压壳体抗压条件和质量最小前提下采用结构优化设计方法,降低耐压壳体压缩变形和海水密度变化对驱动浮力的影响,提高系统能源的利用率。 展开更多

关键词 水下滑翔机器人 耐压壳体 优化设计 压缩变形

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