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

1、世界遠洋運輸事業(yè)飛速發(fā)展，船舶作為海上交通運輸?shù)闹饕ぞ哒l(fā)揮著越來越重大的作用。船舶在航行過程中，當(dāng)船體底部接觸到海中懸浮物（網(wǎng)具、繩索等）時，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)平臺水下部分結(jié)構(gòu)由于長期處于海水的浸泡中，以及平臺受船舶的碰撞，容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)斷裂、開裂和變形等現(xiàn)象。因此，對水下船體和海洋平臺結(jié)構(gòu)的檢測與作業(yè)必不可少。人工作業(yè)風(fēng)險大、成本高，逐漸被日益發(fā)達的機器設(shè)備所取代，而

2、水下機器人(ROV)就是其中一類極具代表性的設(shè)備，為海洋事業(yè)的發(fā)展和海洋科學(xué)研究帶來了巨大的推動作用。
　　本文結(jié)合江蘇省高技術(shù)船舶協(xié)同創(chuàng)新中心2015年科研項目，參與研制了一款多功能、模塊化水下機器人ROV樣機，并開展導(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)計并對關(guān)鍵設(shè)備進行選型。根據(jù)總體任務(wù)要求，研究了水下機器人結(jié)構(gòu)組成，確定了推進方式及布局；用購置與加工的零件裝配出整個水下機器人樣機，并對控制系統(tǒng)和

3、機械本體進行系統(tǒng)集成。
　　接著設(shè)計了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，具有人機交互和顯控功能。系統(tǒng)監(jiān)控軟件基于VC開發(fā)，包括視頻顯示、攝像云臺控制、推進器控制、數(shù)據(jù)保存、LED報警等。
　　然后深入研究了ROV導(dǎo)航方法。設(shè)計了新穎的基于互補濾波和自適應(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)對陀螺儀隨機漂移誤差進行實時估計和補償；為了降低水下機器人ME