遙控潛水器（ROV）與處于運動狀態(tài)的車庫式中繼器在水下環(huán)境中的對接一般采用人工遙控操作,依賴操作人員的經(jīng)驗,危險性較高。故有必要實現(xiàn)ROV與中繼器的自動對接,本文主要針對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行研究,即ROV自動跟蹤中繼器運動軌跡的問題,提出了如下方案:基于單目視覺技術(shù)估計ROV與中繼器相對位置和姿態(tài),再利用滑模變結(jié)構(gòu)控制實現(xiàn)ROV對中繼器軌跡的跟蹤。該方案具有成本低、精度較高等優(yōu)點,其中涉及圖像處理、控制律設(shè)計和建模仿真等技術(shù),本文的主要研究內(nèi)容如下:基于剛體理論建立了ROV運動學(xué)和動力學(xué)的一般方程,分析了ROV在運動中的受力情況,并將方程歸納為矩陣形式的系統(tǒng)狀態(tài)方程。針對11000米“龍皇”號ROV的水動力系數(shù),在V-REP仿真環(huán)境中建立了仿真模型,并預(yù)留了與外部程序同步仿真的通信接口。針對基于單目視覺獲取ROV與中繼器相對位置和姿態(tài)的問題,基于Visual Studio開發(fā)環(huán)境,采用閾值處理、形態(tài)學(xué)操作和邊界提取等方法識別中繼器上特征光源的位置,并提出了一種判斷邊界是否為光源邊界的方法。通過對真實水下圖像的處理,驗證了該算法可以準確識別安裝于水下結(jié)構(gòu)物上的特征光源。然后采用張正友方法標... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

KAIKO和Nereus潛水器Fig.1-1KAIKOandNereusunderwaterVehicle

捕捉式對接

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文Fig.1-2 Docking with passive latch式對接式對接是指對接裝置采用導(dǎo)向罩或者籠箱等結(jié)構(gòu)形式對潛水器水器進入對接管或者對接箱籠內(nèi)完成對接。由于這種方案捕捉裝對潛水器有更佳的保護性，故目前國內(nèi)外學(xué)者多采用該種方式。對接，以該方式對接時需要潛水器沿導(dǎo)向罩軸線方向運動，對于了更高的要求。由 Woods Hole 海洋研究所研制的 REMUS 對接裝導(dǎo)引罩和圓柱形塢站，基于超短基線引導(dǎo)潛水器進行對接，連接進行充電和信息交互。國內(nèi)哈爾濱工程大學(xué)水下機器人實驗室采征點估算 AUV 和對接裝置的位姿信息，從而引導(dǎo) AUV 進行對圖。而浙江大學(xué)流體動力與機電系統(tǒng)實驗室則采用單點光源引導(dǎo)圖 1-3 右圖。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]AUV水下對接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 羊云石,顧海東.  聲學(xué)與電子工程. 2013(02)
[2]ROV的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 許競克,王佑君,侯寶科,楊立浩.  四川兵工學(xué)報. 2011(04)
[3]基于散射模型的水下圖像復(fù)原[J]. 邊信黔,王曉娟.  機器人. 2010(06)
[4]AUV的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 馬偉鋒,胡震.  火力與指揮控制. 2008(06)
[5]航天器交會對接位姿視覺測量迭代算法[J]. 曹喜濱,張世杰.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2005(08)
[6]飛行器交會對接相對位置和姿態(tài)的估計方法[J]. 費蔚春.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2004(09)
[7]計算機視覺的PNP問題的最優(yōu)解[J]. 徐文立.  自動化學(xué)報. 1992(05)

博士論文
[1]深海作業(yè)型ROV水動力試驗及運動控制技術(shù)研究[D]. 范士波.上海交通大學(xué) 2013
[2]多功能自主式水下機器人運動控制研究[D]. 李岳明.哈爾濱工程大學(xué) 2013

碩士論文
[1]深海作業(yè)型ROV建模方法的研究[D]. 周衛(wèi)祥.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[2]單目視覺空間目標位姿測量算法研究[D]. 童張海.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：3354386