基于ROV的水下精细探测技术在水闸安全检测的应用

1

作者 魏荣灏 徐达 +1 位作者 龚令平 刘振国 《水电能源科学》 北大核心 2025年第6期158-161,共4页

水闸在防洪、抗旱、供水、灌溉、发电、航运和生态环境保护等方面有显著的经济、社会效益,为保证水闸的安全运行需要定期进行检测。传统蛙人潜水检测方法安全风险大、工作效率低、获取可量测数据困难。因此,提出了一种基于ROV的水下精... 水闸在防洪、抗旱、供水、灌溉、发电、航运和生态环境保护等方面有显著的经济、社会效益,为保证水闸的安全运行需要定期进行检测。传统蛙人潜水检测方法安全风险大、工作效率低、获取可量测数据困难。因此,提出了一种基于ROV的水下精细探测技术,使用ROV搭载高清可见光成像设备和三维图像声呐/水下激光扫描仪获取检测对象的可见光数据和三维点云数据。在某水闸的应用结果表明,ROV可代替蛙人进行检测,获取的清晰影像资料及可量测三维点云数据可为水下隐蔽构筑物安全检测提供翔实的基础数据,具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 水闸 安全检测 水下精细探测技术 rov 三维图像声呐

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基于传感探测系统的多自治水下机器人编队协调控制 被引量：8

2

作者 庞师坤 王健 +1 位作者 易宏 梁晓锋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期549-555,共7页

针对自治水下机器人(AUV)编队协调控制问题,研究了基于传感探测系统的主从式编队协调控制方法.该方法能够避免AUV编队之间依靠水声通信而造成的通信延迟和数据丢失的问题,提高编队控制的可靠性以及生存能力.首先根据领航者位置信息和期... 针对自治水下机器人(AUV)编队协调控制问题,研究了基于传感探测系统的主从式编队协调控制方法.该方法能够避免AUV编队之间依靠水声通信而造成的通信延迟和数据丢失的问题,提高编队控制的可靠性以及生存能力.首先根据领航者位置信息和期望的编队队形得到跟随者的参考路径,跟随者可以实时测得领航者的距离和航向信息并与参考路径相对比.其次为了使跟随者轨迹在短时间内收敛于参考路径从而得到期望的队形,利用Lyapunov函数设计了反演控制器.最后对设计进行了编队控制的仿真.结果表明,AUV编队队形保持良好,所采用的方法具有很好的可行性. 展开更多

关键词 自治水下机器人编队 传感探测系统 领航-跟随法

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基于仿生水母的水下机器人结构设计与试验研究 被引量：5

3

作者 张冬冬 江一行 +1 位作者 范云杰 孙垒 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第4期739-746,共8页

针对水下探测机器人隐蔽性好的需求,设计了一种仿生水母机器人。首先,进行了水母机器人的仿生设计,通过生物特征提取及功能耦合确定了机器人的功能设计要求,基于机构原理图,进行了三维模型设计;其次,对多杆推进机构进行了运动学求解,获... 针对水下探测机器人隐蔽性好的需求,设计了一种仿生水母机器人。首先,进行了水母机器人的仿生设计,通过生物特征提取及功能耦合确定了机器人的功能设计要求,基于机构原理图,进行了三维模型设计;其次,对多杆推进机构进行了运动学求解,获得了两个闭环求解方程,并以此为依据,给定了一个尺寸设计案例;然后,采用ANSYS软件对设计案例进行了刚柔耦合分析和模态分析,对关键结构的强度和刚度进行了验证,获得了结构的低阶模态频率及振型,并为声学驱鱼装置的选择提供了依据;最后,根据设计模型制作了实物样机并进行了水下调试,获得了试验参数并验证了机器人的功能。研究结果表明:多杆推进机构在运动过程中最大等效应力约为4.92 MPa,最大变形量约为3.89 mm,该结构满足强度和刚度要求;通过实物样机制作与试验,实现了仿生水母机器人的水下游动和转向等功能,初步验证了方案的可行性;机器人在主驱动电机初设转速的驱动下,直线运动速度约为58.3 mm/s,转向速度约为22.5°/s。 展开更多

关键词 水下探测机器人 多杆推进机构 运动学求解 刚柔耦合分析 特征提取 功能耦合

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面向海底光学探测使命的自治水下机器人水平路径跟随控制 被引量：6

4

作者 马艳彤 郑荣 韩晓军 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1147-1153,共7页

针对利用光学探测设备对海底目标探测与搜索的使命,自治水下机器人(AUV)需具备更精确的航行控制性能,为此提出一种不依赖模型的改进型PID控制算法,通过对增设的左右水平推进器进行控制,以实现AUV低速时水平面的精确航行。将整个控制器... 针对利用光学探测设备对海底目标探测与搜索的使命,自治水下机器人(AUV)需具备更精确的航行控制性能,为此提出一种不依赖模型的改进型PID控制算法,通过对增设的左右水平推进器进行控制,以实现AUV低速时水平面的精确航行。将整个控制器分为两层:内层为偏航距离PID控制器,将输出量转化为所需偏转角;外层为航向PID控制器,将内层计算结果转化为航向偏差,对其进行PID计算,输出为偏转所需推力和推力矩值。通过对设定探测路线进行路径跟随,以反映水平面航行控制精度。通过湖上试验,得出精确的路径跟随航迹,实现了航向角偏差均值为0.09°、航向距离偏差均方差为0.29 m的航行稳定控制,验证了该控制方法的可行性。 展开更多

关键词 控制科学与技术 自治水下机器人 海底光学探测 改进型PID 路径跟随 水平推进器

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水下机器人覆盖式作业区探测方法 被引量：2

5

作者 邹丹 张铭钧 韩志学 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2003年第4期359-362,372,共5页

对水下机器人作业区探测这一特定问题进行了理论分析,针对目前覆盖式路径规划方法存在的不足,提出适用于本文任务要求的水下机器人覆盖式作业区探测方法,设计了基于模糊控制规则的水下机器人作业区探测策略.该方法不需环境模型,解决了... 对水下机器人作业区探测这一特定问题进行了理论分析,针对目前覆盖式路径规划方法存在的不足,提出适用于本文任务要求的水下机器人覆盖式作业区探测方法,设计了基于模糊控制规则的水下机器人作业区探测策略.该方法不需环境模型,解决了传统的覆盖式路径规划方法不能用于未知环境的局限性.仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性. 展开更多

关键词 水下机器人 作业区探测 模糊控制

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基于自适应阈值的自主水下机器人温跃层探测方法研究 被引量：1

6

作者 孙龙飞 李一平 +1 位作者 阎述学 王健 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第16期222-226,237,共6页

海洋温跃层是一种重要的海洋现象。基于自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV),提出了一种梯度阈值可调的温跃层探测方法,其阈值可根据海洋温跃层分布特性自适应修改,同时针对AUV温跃层探测中水体分层厚度选取的问题,提出... 海洋温跃层是一种重要的海洋现象。基于自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV),提出了一种梯度阈值可调的温跃层探测方法,其阈值可根据海洋温跃层分布特性自适应修改,同时针对AUV温跃层探测中水体分层厚度选取的问题,提出了一种根据温度梯度峰值点个数自主确定其大小方法,可实现AUV完全自主探测温跃层。根据AUV外场实验数据,同峰值法、平均梯度法以及最优分割法进行了比较分析,结果表明此方法简单、有效。 展开更多

关键词 水下机器人 温跃层 自适应阈值 自主探测

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自主式水下机器人的光视觉管道探测跟踪系统 被引量：9

7

作者 曾文静 徐玉如 +1 位作者 万磊 张铁栋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期178-183,189,共7页

研究了自主式水下机器人(AUV)利用单目光视觉系统对水下管道的检测跟踪问题,对实现该方法的各个过程从硬件组成和软件体系结构两方面进行了阐述,从而完成了一整套水下光视觉系统的软、硬件设计.分析了水下管道图像的特点,结合该特点阐... 研究了自主式水下机器人(AUV)利用单目光视觉系统对水下管道的检测跟踪问题,对实现该方法的各个过程从硬件组成和软件体系结构两方面进行了阐述,从而完成了一整套水下光视觉系统的软、硬件设计.分析了水下管道图像的特点,结合该特点阐述了图像预处理过程,提出了一种改进的Hough变换方法,改善了管道边界的提取效果.同时采用管道参考区域预测方法,提高了管道的检测率以及实时性,并利用水池试验对系统的可行性和有效性进行了验证. 展开更多

关键词 自主式水下机器人 管道探测 哈夫变换 参考区域

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自治水下机器人研究开发的现状和趋势 被引量：43

8

作者 封锡盛 刘永宽 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 1999年第9期55-59,51,共6页

简要回顾了自治水下机器人ＡＵＶｓ研究的历史。

关键词 AUVS rovs UUVs 载人潜器 水下机器人

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超小型水下机器人的发展现状及若干问题探讨 被引量：20

9

作者 翟宇毅 刘亮 龚振邦 《机床与液压》 北大核心 2005年第2期1-4,共4页

主要介绍超小型水下机器人的研究和发展现状, 叙述了当前国外、国内超小型AUV (Autonomousunderwaterve hicle)、ROV (Remoteoperatedvehicle) 研究的进展, 提出了当前存在和急需解决的问题及所涉及的相关技术, 为进一步开展超小型水下... 主要介绍超小型水下机器人的研究和发展现状, 叙述了当前国外、国内超小型AUV (Autonomousunderwaterve hicle)、ROV (Remoteoperatedvehicle) 研究的进展, 提出了当前存在和急需解决的问题及所涉及的相关技术, 为进一步开展超小型水下机器人的研究工作提供了依据。 展开更多

关键词 AUV rov 超小型 水下机器人 潜水器

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液压系统在水下机器人中的应用 被引量：6

10

作者 于延凯 孙斌 +1 位作者 李一平 林扬 《液压与气动》 北大核心 2002年第11期24-25,共2页

结合典型的缆控水下机器人 ,介绍了缆控水下机器人液压系统的发展状况、特点和已取得的一些研究成果 ,并指出了发展大功率液压推进系统的重要意义。

关键词 rov 液压系统 水下机器人

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堤坝检测水下机器人模糊自适应控制方法研究

11

作者 孙玉山 甘永 +1 位作者 万磊 庞永杰 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2005年第4期52-55,共4页

GDROV是用于堤坝探测的水下机器人,设计上属于开架式机器人,其精确的数学模型很难获得。采用基于模糊逻辑的直接自适应控制方法,利用模糊基函数网络逼近理想控制输出,通过模糊逻辑动态调整控制器的参数自适应律,可有效解决水下机器人控... GDROV是用于堤坝探测的水下机器人,设计上属于开架式机器人,其精确的数学模型很难获得。采用基于模糊逻辑的直接自适应控制方法,利用模糊基函数网络逼近理想控制输出,通过模糊逻辑动态调整控制器的参数自适应律,可有效解决水下机器人控制问题。建立GDROV的水动力模型,给出基于模糊逻辑的直接自适应控制算法,最后通过仿真试验和外场试验验证了该控制器对模型的不确定性具有较强的鲁棒性,且具有良好的跟踪性能。 展开更多

关键词 GDrov 模糊逻辑 模糊基函数 遥控水下机器人(rov)

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堤坝检测水下机器人运动控制系统的研究 被引量：11

12

作者 甘永 孙玉山 万磊 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期575-579,共5页

堤坝检测水下机器人是为查找江、河、湖、海中各种堤坝的裂缝、破损等质量问题而设计的开架式水下机器人.文中介绍了堤坝检测水下机器人的运动控制系统,详细讨论了自动扫坝控制过程的运动控制算法和基于船位推算的导航方法.在综合考虑... 堤坝检测水下机器人是为查找江、河、湖、海中各种堤坝的裂缝、破损等质量问题而设计的开架式水下机器人.文中介绍了堤坝检测水下机器人的运动控制系统,详细讨论了自动扫坝控制过程的运动控制算法和基于船位推算的导航方法.在综合考虑垂向和纵向自由度的运动能力的基础上,利用S面控制算法设计了运动控制器,使得水下机器人能够在垂向和纵向运动上取得协调,从而跟踪指定的路径.采用强跟踪卡尔曼滤波进行船位推算,解决了系统的导航问题.最后通过外场试验验证了整个运动控制系统的可行性和可靠性. 展开更多

关键词 堤坝探测水下机器人 S面控制 自动扫坝控制 船位推算

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基于水下机器人的海底视频图像拼接技术探讨 被引量：2

13

作者 刘贤三 栾振东 黄端 《广西科学》 CAS 北大核心 2023年第3期543-550,共8页

运用水下机器人(ROV、AUV)配备的高清数码相机拍摄深海底的视频图像(视频、照片)有其自身的特点,如获取难度较高、覆盖面积小、光照不均匀、特征点少、数据量大等。为了获取整体大范围的海底影像,使海洋科研人员更直观、全面地认识海底... 运用水下机器人(ROV、AUV)配备的高清数码相机拍摄深海底的视频图像(视频、照片)有其自身的特点,如获取难度较高、覆盖面积小、光照不均匀、特征点少、数据量大等。为了获取整体大范围的海底影像,使海洋科研人员更直观、全面地认识海底微地形地貌,对其底质状况进行分析,以更详细地了解海洋底栖生物的生态环境,需要对这些拍摄的海底视频图像进行拼接处理。本文提出一种基于水下机器人的视频图像拼接流程和处理方法,首先对水下机器人拍摄的海底视频数据进行关键帧提取,得到带时间戳的序列图像;然后导入姿态数据中的偏航角对序列图像进行方位角恢复;最后基于定位数据批量地对经过方位角处理后的序列图像进行拼接和融合匀色,最终获得拍摄范围内的海底全景拼接图像。基于本文提出的图像拼接方法,对某科考航次中获取的视频图像进行拼接处理实验,取得了较好的拼接效果,验证了本文提出的方法的可行性。 展开更多

关键词 水下机器人 海底探测 视频图像 图像拼接 匀色

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堤坝检测水下机器人水声定位抗多途干扰方案研究 被引量：1

14

作者 乔钢 李壮 孙宗鑫 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期331-336,共6页

针对堤坝检测水下机器人在水下定位过程中极易受到由水面、坝体等引起的多途干扰的问题,提出了一种结合时间反转镜(TRM)技术抗多途干扰的水下定位方案。该方案利用时间反转在自由场可以聚焦的特点,在信标模式下通过对定位阵元接收到的... 针对堤坝检测水下机器人在水下定位过程中极易受到由水面、坝体等引起的多途干扰的问题,提出了一种结合时间反转镜(TRM)技术抗多途干扰的水下定位方案。该方案利用时间反转在自由场可以聚焦的特点,在信标模式下通过对定位阵元接收到的信标信号信道估计,虚拟地实现时间反转聚焦抗多途干扰;在应答模式下通过时间反转应答器中接收到的信号,再返回给定位阵元接收,主动地实现时间反转聚焦抗多途干扰。仿真和实验数据表明,采用时间反转聚焦信道多途的作用,改善了信道多途对定位阵元信号检测精度的影响,解决了由多途引起的解算轨迹产生的野点及间断点等问题。 展开更多

关键词 堤坝检测 水下机器人(rov) 时间反转 水声定位 应答器 多途干扰

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一种基于AI机器人的海底探测网阵 被引量：1

15

作者 田华明 于辉 刘云飞 《兵工自动化》 2021年第8期92-96,共5页

为获取海域海底基础目标和人设目标数据并进行特征捕捉与判读识别,研发一种海底探测系统。利用北斗定位功能在预定海域布设携带特定探测传感的潜航机器人,按照一定规律形成探测网阵,根据传感器的不同,离线或在线获取海域的水文地貌、过... 为获取海域海底基础目标和人设目标数据并进行特征捕捉与判读识别,研发一种海底探测系统。利用北斗定位功能在预定海域布设携带特定探测传感的潜航机器人,按照一定规律形成探测网阵,根据传感器的不同,离线或在线获取海域的水文地貌、过往船只、渔业资源及海底矿藏等基础数据,采用卡尔曼滤波动态估计后传输到控制中心,通过大数据分析和数据挖掘等信号处理过程,进行态势判读、数据比对和目标识别,监视当前海域水面或水下的航行、渔业、水文、矿藏等态势。视景仿真的结果表明:系统的工作过程和数据处理方式能够满足数据采集、处理和工作需求,可为开展海域长期态势分析提供可靠的数据支撑。 展开更多

关键词 散布式网阵 目标探测 AI机器人 水下通信 卡尔曼滤波

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水产业“高大上”装备来袭,水下150米机器人已用于养殖水体指标监测 被引量：1

16

作者 赵文雯 《当代水产》 2015年第2期46-47,共2页

水产养殖业的水下监控设备,这几年也有不少企业关注和涉及,基本都是做到水下2-3m。第一次见到青岛罗博飞海洋技术有限公司（下称＂青岛罗博飞＂）的总经理马秀芬,她告诉本刊记者,他们的水下机器人已经做到150m的深海探测,对于普通的池... 水产养殖业的水下监控设备,这几年也有不少企业关注和涉及,基本都是做到水下2-3m。第一次见到青岛罗博飞海洋技术有限公司（下称＂青岛罗博飞＂）的总经理马秀芬,她告诉本刊记者,他们的水下机器人已经做到150m的深海探测,对于普通的池塘水体以及深海网箱养殖探测都能完成,且图像清晰,指标误差小。这对于我们了解水体未知的世界,鱼虾生活的具体环境真是一个不小的突破。 展开更多

关键词 水下机器人 养殖水体 水产业 装备 监测 深海探测 水产养殖业 监控设备

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世界最大的水下步行机器人

17

作者 李忠东 《财会月刊》 北大核心 2014年第6期I0005-I0005,共1页

下水机器人在海洋研究、水下探测和执行搜救时发挥着重要的作用，但是由于它们多数依赖于螺旋桨的驱动，遇到猛烈海浪和强劲暗涌的冲击时往往无能为力，难以正常工作。而且螺旋桨会掀起大量的碎石，使操作人员的能见度受到影响。另外，... 下水机器人在海洋研究、水下探测和执行搜救时发挥着重要的作用，但是由于它们多数依赖于螺旋桨的驱动，遇到猛烈海浪和强劲暗涌的冲击时往往无能为力，难以正常工作。而且螺旋桨会掀起大量的碎石，使操作人员的能见度受到影响。另外，它们能够开展水下作业的地方也受到一定的限制。 展开更多

关键词 机器人 世界 海洋研究 水下探测 操作人员 水下作业 螺旋桨 能见度

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水下无人探测系统在岩坎爆破效果调查中的应用 被引量：5

18

作者 梁俊 甘孝清 +1 位作者 韩贤权 刘超 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2010年第2期16-19,共4页

首先讨论了水下无人探测系统的各个组成部分及其功能特点,在某岩坎爆破后的水下调查项目中展开了应用研究。根据现场状况设计了相应的调查方案,采用水下机器人摄像与水声定位系统相结合的方式进行水下调查。使用水下机器人对爆渣块体进... 首先讨论了水下无人探测系统的各个组成部分及其功能特点,在某岩坎爆破后的水下调查项目中展开了应用研究。根据现场状况设计了相应的调查方案,采用水下机器人摄像与水声定位系统相结合的方式进行水下调查。使用水下机器人对爆渣块体进行水下拍摄,同时查找有无未爆岩体;使用水声定位系统控制水下机器人的位置和前进方向,通过水下机器人的行走路径确定爆堆的形状、高度和坡度。最后对岩坎爆破效果进行综合评价。 展开更多

关键词 水下无人探测系统 水下机器人 岩坎爆破 水下调查

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非线性反馈和二次型调节器在两栖机器人中的应用 被引量：3

19

作者 郑亮 朴燕 马宇科 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2199-2206,共8页

球形两栖机器人具有对称的结构和多自由度的运动状态特性,在环境适应性和运动稳定性上具有优势。本文介绍一种可以用于深海水下探测与救援的新型水陆两栖机器人控制系统的结构和建模方法,根据机器人的运动控制模式,推导出具有6个自由度... 球形两栖机器人具有对称的结构和多自由度的运动状态特性,在环境适应性和运动稳定性上具有优势。本文介绍一种可以用于深海水下探测与救援的新型水陆两栖机器人控制系统的结构和建模方法,根据机器人的运动控制模式,推导出具有6个自由度的动态数学模型,并在动态模型的基础上,建立并评估了两种控制模型。第一种是基于二次型调节器(LQR)的控制器模型,第二种是基于非线性状态反馈(FL)的控制器模型。最后对两种控制模型进行水下实验验证及评估,从而证明两种控制器的有效性和优劣性。实验表明非线性状态反馈系统在响应时间(LQR=67.5 s,FL=46.5 s)方面都优于有限时域LQR控制器,而LQR控制器在上升时间(LQR=24.5 s,FL=39.8 s)方面更加具有优势。 展开更多

关键词 球形机器人 两栖 水下探测 非线性反馈 二次型调节器

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基于短基线的ROV实时高精度定位系统 被引量：5

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作者 李壮 乔钢 孙宗鑫 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1230-1235,共6页

为了满足水下探测机器人(ROV)的工作需要,实现其在堤坝、码头及港口等复杂环境的高精度定位,设计并且实现了一种基于短基线的高精度ROV定位系统。该定位系统采用高频宽带调频信号和先进的自动校阵技术来提高定位精度,运用高速处理芯片... 为了满足水下探测机器人(ROV)的工作需要,实现其在堤坝、码头及港口等复杂环境的高精度定位,设计并且实现了一种基于短基线的高精度ROV定位系统。该定位系统采用高频宽带调频信号和先进的自动校阵技术来提高定位精度,运用高速处理芯片实时显示定位信息。水池及外场海试等工程实验表明,该系统具有精度高和适应性强的特点,证明该系统技术路线可行且性能可靠。 展开更多

关键词 水下探测机器人(rov) 短基线 水下定位 实时 高精度 宽带信号

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