自治水下机器人的研发现状与展望_李晔

ROBOT TECHNIQUE AND APPLICATION

技术应用

　　栏目主持：刘远江

自治水下机器人的研发

　　　　　　　　　现状与展望

o 李　　晔　　　常文田　　　孙玉山　　　苏玉民

哈尔滨工程大学船舶工程学院

［摘　　要］　本文介绍了自治水下机器人的研究意义和分类定义。对水下机器人的研究现状和国内外有代表性的自治水下机器人型号进行了综述。讨论分析了水下机器人研究的关键技术，包括智能水平，能源问题，导航系统，传感器系统，水下通讯技术和多水下机器人协作研究，并指出了水下机器人的未来发展方向。［关键词］智能水下机器人，现状，趋势

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｏｖｅｒｖｉｅｗｅｄ．　Ｔｈｅ　ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｌｅｖｅｌ，　ｅｎｅｒｇｙ　ｐｒｏｂｌｅｍ，　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ｓｅｎｓｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ，　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉ－ＡＵＶｓ　ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．　Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｗｅｒｅ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］　ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｖｅｈｉｃｌｅ，　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ，　ｔｒｅｎｄ

０．引言

２１世纪是海洋的世纪，占全球７１％面积的海洋将是下一个世纪，也是未来人类赖以生存的资源。海洋，对于人类的发展和社会的进步将起到至关重要的作用。在民用上，海洋蕴藏着丰富的矿物资源、海洋生物资源和能源，是人类社会可持续发展的重要财富。因此，对于海洋的开发和争夺成了很多发达国家的战略重点，而且愈演愈烈。在各种海洋技术中，作为用在一般潜水技术不可能到达的深度或区

域进行综合考察和研究并能完成多种作业使命的水下机器人使海洋开发进入了新时代

［１，２，３，４］

。

从２０世纪７０年代起，世界许多国家开始研制了多种不同结构和功能的水下机器人，现在已有几百种水下机器人作为商品出售，并在海洋开发中发挥着重要作用。

当前常见的水下机器人包括遥控机器人（ＲＯＶ－Ｒｅｍｏｔｅ　Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）和自治水下机器人（ＡＵＶ－Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）。遥控

＊国家８６３机器人技术主题资助项目（２００２ＡＡ４２００９０）［作者简介］李晔（１９７８－），男，博士研究生，研究领域为智能水下机器人设计与运动控制

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ROBOT

TECHNIQUE

AND

APPLICATION

技术应用

机器人不是完全自主的，而是需要人为的干预。这一点极大地限制了机器人的活动区域和工作效率。自治水下机器人是新一代的水下机器人，由于其商业上的重要意义和技术上面临的众多挑战，自治水下机器人技术的研究受到越来越多科学家和技术人员的重视。自治水下机器人的商业应用包括海岸和远海结构物检查和修理、铺设电缆、海洋考察等。

［５］

栏目主持：刘远江

豚。续航力为２～３小时，最大速度约２节。

ＮＰＳ　ＡＵＶ用于控制系统技术、人工智能、科学可视化和系统集成中的基础研究和论文工作。具体的项目任务包括使命规划的研究、导航、避碰、实时作业控制、再规划、目标识别、平台的动力运动控制和后使命数据分析等。在军事上，可用于水雷战，如浅水雷区标图与灭雷（引爆）。

　（２）美国麻省理工学院Ｓｅａ　Ｇｒａｎｔ＇ｓ　ＡＵＶ　实

１．自治水下机器人的研究现状

１．１　　智能水下机器人在国外的发展现状在自治水下机器人技术研究方面，美国、加拿大、英国、法国、德国、意大利、俄罗斯、日本等国处于领先地位。其中，最著名的研究院所有：美国麻省理工学院的Ｓｅａ　Ｇｒａｎｔ＇ｓ　ＡＵＶ　实验室，美国海军研究生院（Ｎａｖａｌ　Ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ　Ｓｃｈｏｏｌ　）的智能水下运载器研究中心，美国佛罗里达大西洋大学的高级海洋系统实验室（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｒｉｎｅ　ＳｙｓｔｅｍｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙ），美国夏威夷大学的自动化系统实验室（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ），美国伍慈侯海洋学院（Ｗｏｏｄｓ　Ｈｏｌｅ　ＯｃｅａｎｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｓｔｉｔｕｔｅ），美国缅因州大学的海洋系统工程实验室（Ｍａｒｉｎｅ　Ｓｙｓｔｅ …… 此处隐藏：8084字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……