近幾年,隨著國家政策的制定,人類對海洋的探索和開發(fā)越來越頻繁,以滿足對海洋資源的日益需求。傳統(tǒng)的海洋開發(fā)過程大都依靠人工以及各種遠程操控水下航行器（ROV）或者自主式水下航行器（AUV）,人工開發(fā)過程中,存在安全性差、范圍小、成本高等問題,依靠ROV或者AUV開發(fā)也存在著范圍小、成本高、效率低等問題,使用多個水下機器人協(xié)同編隊對海洋開發(fā)可以有效的彌補上述的不足。目前多機器人協(xié)同編隊主要應(yīng)用在地面機器人,由于水下環(huán)境比地面環(huán)境復(fù)雜,很少有人將其應(yīng)用在水下環(huán)境。本課題為了解決這些應(yīng)用問題,設(shè)計了小型靈活水下航行器,并相應(yīng)地搭建樣機,進行理論建模,開展實驗研究。本文提出了一種基于領(lǐng)航-跟隨模型的水下機器人編隊的方案。對機器人編隊的特點和在水下機器人上應(yīng)用時出現(xiàn)的問題進行調(diào)研,開展了水下機器人編隊的需求分析,包括單個水下機器人的功能要求,編隊保持的運動特性要求,視覺定位的性能要求,基于此,設(shè)計了水下機器人編隊的總體方案,包括單體機器人的系統(tǒng)組成,機器人編隊的運動學(xué)控制和視覺定位等方案。根據(jù)總體方案的設(shè)計結(jié)果,開展了水下機器人平臺方案設(shè)計,單體水下機器人的運動學(xué)和動力學(xué)分析,在此基礎(chǔ)上完成了領(lǐng)航... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同類型無人水下航行器[7]

拼接式

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-限，結(jié)構(gòu)光相機和雙目相機的局限性類似。在實際應(yīng)用中，研究人員經(jīng)常使用拼接式圖像采集裝置進行圖像的采集，主要有兩個出發(fā)點：一是擴大視野，視野越大獲得的信息也就越多；二是在多目相機的視野重疊區(qū)，根據(jù)視差提取深度信息，這樣就可以獲得環(huán)境的三維信息。使用不同角度放置的攝像頭同時采集圖像，然后對圖像進行合并，構(gòu)成全景成像系統(tǒng)，這種裝置不用在鏡頭下安裝旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，采集的圖像穩(wěn)定，但存在固定盲區(qū)，并且隨著鏡頭的增加，計算量會變大，對處理器的要求很高。如圖1-2所示，RingCam系統(tǒng)使用5個攝像頭環(huán)繞布置，可獲得3000*480分辨率的圖像，Jupiter系統(tǒng)使用18個鏡頭組件，每個組件放置3個攝像頭，實現(xiàn)整個空間的成像[14]。Ladybug2使用6個鏡頭采集圖像信息，其中5個鏡頭布置在側(cè)面，一個鏡頭布置在頂部，獲取四周的圖像[15]。這種拼接式圖像采集裝置，鏡頭安裝難度大，成本偏高，處理器的要求也比較高，將很難布置在移動機器人上，尤其是對于面向低智能化的水下機器人。a)RingCam系統(tǒng)b)Jupiter系統(tǒng)c)Ladybug2系統(tǒng)圖1-2拼接式圖像采集裝置除此之外，還有一些研究仿照一些生物的視覺系統(tǒng)進行布置攝像頭，這種拼接式圖像采集裝置被稱為仿生視覺平臺，該仿生視覺平臺除了具有普通拼接式圖像采集裝置的大視野的優(yōu)點外，它的鏡頭布置方式符合生物學(xué)機制，常用于移動機器人的視覺系統(tǒng)中，Heppner等人對大雁的視覺進行解剖和分析[16]，得到大雁的一只眼睛的視野范圍為130°，兩只眼睛可以在中間形成20°的重疊區(qū)域，它的總視野范圍達到200多度。按照大雁的視覺制作的仿生視覺平臺用在移動機器人中，有利于機器人的視覺觀察，并且視野范圍大，視野重疊區(qū)可以獲取環(huán)境的三維信息，可用于機器人的避障導(dǎo)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]多機器人智能協(xié)同作業(yè)M2M2A系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究[J]. 翟敬梅,李連中,郭培森,劉坤,黃錦洲.  機器人. 2017(04)
[2]慣性導(dǎo)航初始對準偏差與安裝偏差校準方法對采煤機定位精度影響[J]. 張博淵,王世博,葛世榮.  煤炭學(xué)報. 2017(03)
[3]UUV通信技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展分析[J]. 金曉斌,許大琴,徐堅.  艦船電子工程. 2015(12)
[4]基于有限資源的微小型多機器人協(xié)同避障策略[J]. 李月,高峻峣,趙靖超,劉軼.  計算機工程與設(shè)計. 2015(12)
[5]基于微分博弈的多機器人追逃策略研究及仿真[J]. 張旭,李玲,賈磊磊.  裝備制造技術(shù). 2015(09)
[6]Research Advance in Swarm Robotics[J]. TAN Ying,ZHENG Zhongyang.  Defence Technology. 2013(01)
[7]深海載人潛水器發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)進展[J]. 劉濤,王璇,王帥,王磊.  中國造船. 2012(03)
[8]十年有成的“海洋生物普查計劃”[J]. 邵廣昭.  生物多樣性. 2011(06)
[9]水下航行器INS/GPS/DVL組合導(dǎo)航方法[J]. 王小峰.  魚雷技術(shù). 2010(04)
[10]世界海洋礦產(chǎn)資源研究現(xiàn)狀與開發(fā)前景[J]. 王曉民,孫竹賢.  世界有色金屬. 2010(06)

博士論文
[1]雙/多基地聲納信道復(fù)用技術(shù)研究[D]. 蘆嘉.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[2]自組織多機器人系統(tǒng)任務(wù)分配建模與設(shè)計[D]. 周菁.西北工業(yè)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]小型自主水下航行器系統(tǒng)設(shè)計與運動分析[D]. 李凱強.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]多視角融合流媒體播放器中視頻拼接的研究與實現(xiàn)[D]. 徐翔.華中科技大學(xué) 2013
[3]電廠冷凝器清洗機器人的管口視覺定位方法研究[D]. 胡燦.湖南大學(xué) 2012
[4]基于粒子群優(yōu)化算法的多機器人編隊控制技術(shù)[D]. 張明中.中南大學(xué) 2011
[5]水下機器人雙目立體視覺定位系統(tǒng)研究[D]. 陳元杰.浙江大學(xué) 2011
[6]雙/多基地聲納定位算法研究[D]. 孫志潔.西北工業(yè)大學(xué) 2005



本文編號：2937557