水下結(jié)構(gòu)檢測(cè)與作業(yè)ROV研制及導(dǎo)航方法研究.pdf

1、世界遠(yuǎn)洋運(yùn)輸事業(yè)飛速發(fā)展，船舶作為海上交通運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ哒l(fā)揮著越來(lái)越重大的作用。船舶在航行過(guò)程中，當(dāng)船體底部接觸到海中懸浮物（網(wǎng)具、繩索等）時(shí)，這些懸浮物容易被吸入并纏繞在螺旋槳上，嚴(yán)重影響船舶的航行安全。不僅如此，海洋結(jié)構(gòu)生產(chǎn)平臺(tái)水下部分結(jié)構(gòu)由于長(zhǎng)期處于海水的浸泡中，以及平臺(tái)受船舶的碰撞，容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)斷裂、開(kāi)裂和變形等現(xiàn)象。因此，對(duì)水下船體和海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與作業(yè)必不可少。人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大、成本高，逐漸被日益發(fā)達(dá)的機(jī)器設(shè)備所取代，而

2、水下機(jī)器人(ROV)就是其中一類(lèi)極具代表性的設(shè)備，為海洋事業(yè)的發(fā)展和海洋科學(xué)研究帶來(lái)了巨大的推動(dòng)作用。
　　本文結(jié)合江蘇省高技術(shù)船舶協(xié)同創(chuàng)新中心2015年科研項(xiàng)目，參與研制了一款多功能、模塊化水下機(jī)器人ROV樣機(jī)，并開(kāi)展導(dǎo)航方法研究。
　　論文首先研究了ROV系統(tǒng)總體方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行選型。根據(jù)總體任務(wù)要求，研究了水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成，確定了推進(jìn)方式及布局；用購(gòu)置與加工的零件裝配出整個(gè)水下機(jī)器人樣機(jī)，并對(duì)控制系統(tǒng)和

3、機(jī)械本體進(jìn)行系統(tǒng)集成。
　　接著設(shè)計(jì)了ROV水面監(jiān)控系統(tǒng)和系統(tǒng)監(jiān)控軟件。水面監(jiān)控系統(tǒng)由水面控制箱和水面電源組成，具有人機(jī)交互和顯控功能。系統(tǒng)監(jiān)控軟件基于VC開(kāi)發(fā)，包括視頻顯示、攝像云臺(tái)控制、推進(jìn)器控制、數(shù)據(jù)保存、LED報(bào)警等。
　　然后深入研究了ROV導(dǎo)航方法。設(shè)計(jì)了新穎的基于互補(bǔ)濾波和自適應(yīng)卡爾曼濾波(AKF)的姿態(tài)算法，效果良好；采用啟發(fā)式漂移消減法(HDR)對(duì)陀螺儀隨機(jī)漂移誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)和補(bǔ)償；為了降低水下機(jī)器人ME