PDF《小型水下机器人 犚犗犞 应用研究》

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6 海洋开发与管理

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1 5年第6期 小型水下机器人 钟τ醚芯 路晓磊, 马龙, 张丽婷, 孟涛, 马治忠 ( 国家海洋局北海海洋技术保障中心 青岛

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3 3 ) 摘要: 文章首先介绍了小型 R OV 的基本构造和国内外的最新研究成果, 在此基础上, 完成了 一款小型 R OV 的选型与配置, 根据实际需求选择了加拿大 S h a r k m a r i n e公司的 S t e a l t h 2型ROV, 并配备了高性能的光学和声学成像系统以及高精度的惯性导航定位系统;

然后从海洋 环境观测、 海底管道探测和水下目标物探测3个方面对水下机器人的应用进行了分析;

最后 在小型 R OV 的选型、 配置和应用等方面给出了相关建议.

关键词: 水下机器人;

小型 R OV;

系统配置;

目标探测 中图分类号: TH

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6 文献标志码: A 文章编号:

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5 1 引言 水下机器人 是一 种具有智能功 能的水 下潜 器, 根据其智能化程度和使 用需 求, 可以将 水下 机器人 分为4类, 即: 载人水下机器人(HumanOccupiedV e h i c l e , HOV) 、 智能水下机器人( A u t o n o m o u sU n d e r w a t e rV e h i c l e , AUV) 、 遥控式水 下机器人( R e m o t e l yO p e r a t e dV e h i c l e , R OV) 和 拖曳式 水下机器人(TowingUnderwaterV e h i c l e , TUV) .HOV 也称载人水下潜水器, 由潜水 员在水下进行操控, 如我国的 蛟龙 号 潜水器;

AUV 又被称为无缆水下机器人, 能够实现智能 式自主航行;

R OV 和TUV 均为带缆机器人, 由 母船上人工控制. 相比于深海大型潜水器, 浅海小型 R OV 具 有体积小、 重量 轻、 使 用灵 活、 价格经济 等优点. 随着人类对海洋的开发利用, R OV 在海洋探索 研究中发挥着越来越重要的作 用.目前广 泛应 用于海洋环境观测、 海底管 道探测、 水下目 标探 测、 海洋工程监测和水下考古等方面.

2 R OV 系统概述

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1 值幕竟乖 R OV 系统主要由水上控制系统和水下作业 系统两部分组成, 二者之间通过 脐带缆 相连接. 其中, 水上控制系统主要包 括导 航定位系 统、 超 短基线定位系统( U l t r aS h o r tB a s e l i n e , U S B L) 、 数据采集和处理软硬件系统、 R OV 控制和收放 系统等;

水下作业系统主要 包括 潜航 器、 成 像系 统、 作业工具和水声定位系统等[ 1-2] .下面着重 介绍下水下作业系统.

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1 潜航器 潜航器本体一般由防腐蚀性好、 强度高的材 料制造, 能够为 R OV 水下设备提供安装平台和 浮力.潜航器的推力来源于数 套 由电 动马 达驱动的推进器, 推进器一般由 推进 电机、 控制 器和 与之配合的螺旋桨组成, 这些推进器可以使 R OV 在水中完成各种精确的运动[ 1] . 每一个潜航器都有一套电子控制系统, 这是 R OV 的核心部分, 由计算机和接口电路组成, 是ROV 的大脑.电子控制系统能够实时接收并处 理水上控制系统的指令, 同时将自身的状态信息 和采集到的各种图像信息处理并回送, 从而实现 实时遥控.

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2 成像系统 成像系统是浅海小型 R OV 搭载的重要设备 之一, 一般包括光学设备和声学设备两类.光学 设备包括摄像机和彩色相机等;

声学设备包括图 像声呐、 避碰声呐和双频识别声呐等.

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3 作业工具 根据任务 目的的不同要求, R OV 可以配备基金项目: 海洋公益性行业科研专项(