自主水下机器人

目录

丛书前言一

丛书前言二

前言

1 自主水下机器人发展历程 1

1.1 自主水下机器人概述 1

1.1.1 水下机器人的分类 1

1.1.2 自主水下机器人的特点 3

1.2 自主水下机器人的发展历史 3

1.3 自主水下机器人研究现状 6

1.3.1 国外自主水下机器人研究现状 6

1.3.2 我国自主水下机器人研究现状 15

1.4 自主水下机器人的发展趋势 17

参考文献 19

2 自主水下机器人总体技术 21

2.1 自主水下机器人系统组成和功能 21

2.2 自主水下机器人技术指标 23

2.3 自主水下机器人技术体系 26

2.4 自主水下机器人设计方法 33

2.5 自主水下机器人研制阶段 35

参考文献 37

3 自主水下机器人结构 38

3.1 自主水下机器人的结构形式和外形设计 38

3.1.1 自主水下机器人的结构形式 38

3.1.2 自主水下机器人的外形设计 41

3.2 自主水下机器人的结构设计 45

3.2.1 材料 45

3.2.2 耐压结构设计 50

3.2.3 密封结构设计 56

3.2.4 防腐蚀设计 63

3.2.5 段连接结构设计 68

3.3 衡重计算和浮力状态 69

3.3.1 衡重计算 69

3.3.2 衡重参数测量 71

3.3.3 深海浮力变化 73

参考文献 75

4 自主水下机器人能源与推进 77

4.1 自主水下机器人能源 77

4.1.1 能源选择原则 77

4.1.2 能源种类 80

4.1.3 锂电池成组应用 91

4.2 自主水下机器人推进 92

4.2.1 概述 92

4.2.2 推进系统 94

4.2.3 螺旋桨 100

4.3 自主水下机器人的浮力调节系统 108

4.3.1 概述 108

4.3.2 “潜龙一号”自主水下机器人浮力调节系统 111

4.3.3 高精度双向浮力调节系统 114

参考文献 115

5 自主水下机器人电气控制系统 117

5.1 电气控制系统体系结构 117

5.1.1 集中式控制系统 117

5.1.2 集散式控制系统 117

5.1.3 分布式系统 121

5.2 双总线系统混合组网 126

5.3 自主水下机器人通信 127

5.3.1 概述 127

5.3.2 自主水下机器人通信技术特点 130

5.3.3 以太网通信技术 131

5.3.4 光纤通信技术 131

5.3.5 水声通信技术 132

5.3.6 无线电通信技术 134

5.3.7 卫星通信技术 137

参考文献 138

6 自主水下机器人导航技术 140

6.1 航位推算和惯性导航系统 141

6.2 无线电卫星导航 142

6.3 声学导航 142

6.4 地球物理导航 143

6.5 组合导航 144

6.5.1 地图表示和环境要素提取 145

6.5.2 状态估计问题 146

6.6 “潜龙”自主水下机器人组合导航 154

6.6.1 长基线组合导航应用实例 154

6.6.2 超短基线后处理应用 157

参考文献 161

7 自主水下机器人路径规划 163

7.1 路径规划问题 163

7.2 路径规划技术 164

7.2.1 环境建模方法 164

7.2.2 路径搜索算法 166

7.3 深海勘查型自主水下机器人路径规划 171

7.4 局部路径规划 172

7.4.1 环境建模方法 173

7.4.2 局部路径规划方法 173

7.5 “潜龙”系列自主水下机器人的路径规划 175

7.5.1 离线路径规划 176

7.5.2 在线路径规划 178

参考文献 180

8 自主水下机器人运动控制 182

8.1 自主水下机器人控制系统 182

8.1.1 控制系统简述 182

8.1.2 航行控制回路结构 183

8.1.3 推力分配 185

8.2 常用控制方法 189

8.2.1 PID控制 189

8.2.2 最优控制 198

8.3 智能控制方法 200

8.3.1 滑模控制 200

8.3.2 模糊控制 202

8.3.3 自抗扰控制 204

参考文献 210

9 自主水下机器人安全控制 211

9.1 自主水下机器人安全控制系统基本组成 211

9.2 自主水下机器人应急安全系统 212

9.2.1 应急安全系统基本功能 212

9.2.2 应急安全系统基本组成 213

9.2.3 应急安全控制器 213

9.2.4 应急能源 213

9.2.5 抛载装置 214

9.2.6 定位示位设备 215

9.3 “潜龙”系列AUVs应急安全系统 217

9.3.1 “潜龙”系列AUVs应急安全系统组成 217

9.3.2 “潜龙”系列AUVs应急安全系统工作流程 219

参考文献 220

10 自主水下机器人布放回收 221

10.1 自主水下机器人布放回收现状 222

10.1.1 国内外现状 222

10.1.2 自主水下机器人回收捕获技术 227

10.2 “潜龙一号”自主水下机器人布放回收方法 229

10.2.1 布放回收工具 229

10.2.2 布放方法 232

10.2.3 回收方法 234

10.3 滑道式收放装置 237

10.4 吊臂式收放装置 241

参考文献 243

11 自主水下机器人应用 245

11.1 探测设备的种类和特点 246

11.1.1 探测设备的种类 246

11.1.2 探测设备的特点 250

11.2 探测数据分析与处理 250

11.3 自主水下机器人工程与应用 252

11.3.1 搜索型自主水下机器人 253

11.3.2 观测型自主水下机器人 253

11.3.3 勘查型自主水下机器人 257

参考文献 266

索引 267

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