微小型自主式水下机器人系统设计及试验

第35卷第5期哈尔滨工程大学学报Vol.35?.52014年5月

Journal of Harbin Engineering University

May 2014

微小型自主式水下机器人系统设计及试验

魏延辉1，田海宝2，杜振振1，刘鑫1，郭志军1，赵大威1

（1.哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001；2.空军驻江西地区军事代表室，江西南昌330024）摘要：为了解决自主式水下机器人智能控制问题，设计了一种微小型自主式水下机器人。介绍了微小型自主式水下机器人的系统结构和关键部分系统，然后针对运动控制系统耦合问题，采用3个分控制系统方式实现水下机器人运动控制，最后进行了自主式水下机器人运动控制的试验研究。试验结果表明：研制微小型自主式水下机器人及其控制系统能够完成自主运动任务，实现自主化，为同类型的水下机器人提供参考。

关键词：微小型水下机器人；自主式水下机器人；运动控制；系统结构；PID 控制算法；控制器doi ：10.3969/j.issn.1006-7043.201303010

网络出版地址：http ：//https://www.360docs.net/doc/461779533.html, /kcms /doi /10.3969/j.issn.1006-7043.201303010.html 中图分类号：TP242.2 文献标志码：A 文章编号：1006-7043（2014）05-0566-06

Design and experiment of the

mini autonomous underwater vehicle system

WEI Yanhui 1，TAN Haibao 2，DU Zhenzhen 1，LIU Xin 1，GUO Zhijun 1，ZHAO Dawei 1

（1.College of Automation ，Harbin Engineering University ，Harbin 150001，China ；2.Air Force Military Representative Office in Jiangxi Area ，Nanchang 330024，China ）

Abstract ：This paper presents the design of the mini-AUV ，which is used to research the intelligent control methods

of the autonomous underwater vehicle （AUV ）.First ，the system structure and key subsystem of the mini-AUV are introduced in detail.In order to solve the motion control system?s coupling problem ，three divided motion control systems are used to fulfill the AUV movement control target.Some AUV motion control experiments were done.The results show that the mini-AUV is able to complete all of the autonomous motion control targets ，providing an impor-tant reference for the same type of underwater vehicles.Keywords ：mini underwater vehicle ；autonomous underwater vehicle ；movement control ；system structure ；PID control algorithm ；controller

收稿日期：2013-03-04.网络出版时间：2014-04-28.

基金项目：国家自然科学基金资助项目（51205074）；国家科学技术部

国际科技合作项目基金资助项目（2014DFR10010）；中央高校基本科研业务基金资助项目（HEUCF041402）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20112304120007）；哈尔滨市科技创新人才研究专项基金资助项目（RC2012Q N009037）.

作者简介：魏延辉（1978-），男，讲师，博士.通信作者：魏延辉，E-mail ：wyhhit@https://www.360docs.net/doc/461779533.html, .

随着各国对海洋开发的重视，对海洋设备勘察和开发的研究越来越多，而水下机器人是海洋开发

的重要载体，是研究的重点之一［1-3］。

智能水下机器人需适应复杂的海洋环境，其载体不仅要具有耐压、水密和承受负载的能力，而且要具有低阻力、高推进效率和实现空间运动的能力。另外，在十分有限的空间，需配置不同性能的多种传感器以满足环境探测、目标识别、自主航行和自主完

成任务的需要［4］

。因此水下机器人的总体技术是

水下机器人关键技术之一。目前自主式的水下机器人多以细长流线型外形、欠驱动方式为主，这种方式的机器人具有阻力小、成本低、重量小、系统可靠性

高等特点［5］，国外此类水下机器人较为著名，如RE-

MUS-100，它是由美国Hydroid 公司开发的一款被公认为是当今知名度最高也是最成功的微小型水下机

器人［6］，还有Bluefin Robotics 公司的Bluefin-9［7］

、美

国Nekton 公司研制开发的微小型水下机器人“巡逻

兵（Renger ）”［8-9］也都代表着当前水下机器人的先

进水平。

本文所设计的微小型自主式水下机器人采用主推进器、双侧推进器、双垂推进器的组合方式，建立系统控制模型，进行系统控制试验有效性验证。