自主式水下機(jī)器人冗余自救系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、自主式水下機(jī)器人(AutonomousUnderwaterVehicles,簡(jiǎn)稱(chēng)AUV)是當(dāng)今機(jī)器人研究領(lǐng)域最熱門(mén)的話(huà)題之一,它在海洋調(diào)查,資源勘探以及軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。然而水下機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境是非常惡劣的,時(shí)常面臨著各種各樣的危險(xiǎn),如艙體漏水,電能不足,水下纏繞等,如果這些危險(xiǎn)因素不能得到有效處理和控制,就有可能給機(jī)器人帶來(lái)不可挽回的損失,如沉入海底等。因此在出現(xiàn)故障或危險(xiǎn)時(shí),AUV必須能夠采取必要措施以確保自身的安全,即具

2、有智能決策的自救能力,盡力把損失降到最低。由此,面對(duì)復(fù)雜的水下工作環(huán)境,有效且可靠的AUV水下自救技術(shù),已成為機(jī)器人研制過(guò)程中需要考慮的重要問(wèn)題之一。
　　 本課題的研究目的是針對(duì)AUV的故障原因和危險(xiǎn)情況的不確定性,設(shè)計(jì)一種具有較高可靠性,層次清晰,易于擴(kuò)展,且具有模塊化特點(diǎn)的自救系統(tǒng)。為提高可靠性,本系統(tǒng)采用了雙冗余的思想,為減少?gòu)?fù)雜性和增強(qiáng)擴(kuò)展性,本系統(tǒng)采用了基于行為的控制方法。本文的主要內(nèi)容有:
　　 首先分析了

3、國(guó)內(nèi)外AUV及自救系統(tǒng)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀等。
　　 其次介紹了基于行為控制方法的相關(guān)理論知識(shí),并以此提出了本自救系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和基本方案,其總體結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集和決策控制兩個(gè)模塊。然后是利用MATLAB/SIMULINK工具軟件對(duì)自救方案進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了可靠性和可行性。
　　 再者詳細(xì)介紹了本自救方案的功能實(shí)現(xiàn),它采用了雙冗余系統(tǒng)的概念,其中一套是附加在基于PC104嵌入式主機(jī)的AUV數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)中,另一套是獨(dú)立運(yùn)行