无缆自治水下机器人
水下机器人
结构功能
• 典型的遥控潜水器是由水面设备（包括操纵控制台、电缆 绞车、吊放设备、供电系统等）和水下设备（包括中继器 和潜水器本体）组成。潜水器本体在水下靠推进器运动， 本体上装有观测设备（摄像机、照相机、照明灯等）和作 业设备（机械手、切割器、清洗器等）。
优缺点
• • 优点 水下机器人可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在 水下长时间作业，水下机器人上一般配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械 臂等装置，能提供实时视频、声呐图像，机械臂能抓起重物，水下机器人在 石油开发、海事执法取证、科学研究和军事等领域得到广泛应用。 缺点 由于水下机器人运行的环境复杂，水声信号的噪声大，而各种水声传感器普 遍存在精度较差、跳变频繁的缺点，因此水下机器人运动控制系统中，滤波 技术显得极为重要。水下机器人运动控制中普遍采用的位置传感器为短基线 或长基线水声定位系统，速度传感器为多普勒速度计会影响水声定位系统精 度。
发展历程
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第一阶段 从1953年至1974年为第一阶段，先后研制出20多艘潜水器。其中美国的CURV系统在西班牙海成 功地回收一枚氢弹，引起世界各国的重视。 1953年第一艘无人遥控潜水器问世，1974年以后，由于海洋油气业的迅速发展，无人遥控潜水器 也得到飞速发展 第二阶段 无人有缆潜水器的研制80年代进入了较快的发展时期。1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。海 洋石油和天然气开发的需要，推动了潜水器理论和应用的研究，潜水器的数量和种类都有显著地增 长 第三阶段 1985年，潜水器又进入一个新的发展时期。 1988年，无人遥控潜水器又得到长足发展，这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器，无人无 缆潜水器的发展相对慢一些，另外，载人和无人混合理潜水器在这个时期也得到发展
公共基础知识我国水下机器人知识点
公共基础知识我国水下机器人知识点1.海人一号1985年12月12日，我国第一台水下机器人“海人1号”在旅顺港下水作业获得成功。
2.“探索者”号是我国第一台潜深1000米的自主水下机器人。
3.“潜龙号”“潜龙一号”是我国自主研制的首个6000米水下无人无缆潜器，“潜龙二号”是4500 米级深海资源自主勘察系统，能进行海底照相、微地形地貌测量、热液异常探测。
4.探索4500“探索4500”主要用于冷泉区近海底的声光调查，也是我国首台用于冷泉科考的国产AUV (无缆水下机器人)。
2021年10月，“探索4500”自主水下机器人在我国第12次北极科考中，成功完成北极高纬度海冰覆盖区科学考察任务，这是我国首次利用自主水下机器人在北极高纬度地区开展近海底科考应用。
5.海星6000海星6000是我国首台自主研制成功的6000米级有缆遥控水下机器人装备。
2018年10 月28日，海星6000最大下潜深度突破6000米，创我国有缆遥控水下机器人(ROV)的最大下潜深度纪录。
【练习】1.(单选)我国首台用于冷泉科考的水下机器人是( )。
A.潜龙一号B.探索4500C.海人一号D.海星6000【答案】B。
“探索4500”主要用于冷泉区近海底的声光调查，也是我国首台用于冷泉科考的国产AUV。
2.(单选)我国自主研制的首个6000米水下无人无缆潜器是( )。
A.潜龙一号B.潜龙二号C.蛟龙一号D.蛟龙二号【答案】A。
“潜龙一号”是我国自主研制的首个6000米水下无人无缆潜器，长4.6米、直径0.8米、重1500公斤的回转体，最大工作水深6000米。
水下机器人文献综述
第一章
1.1 水下机器人有关概念
前言
水下机器人是能在水中浮游、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作的 方式使用机械手及其其他水下作业， 代替人或辅助人去完成某些水下作业的自动 化 装 置 。 依 据 其 控制 方 式 可 分 为 有 缆遥 控 水 下 机 器 人 (Remotely Operated Vehicle，简称 ROV)和无缆自治水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle， 简称 AUV)两大类[1]。ROV 作业时间长、数据传输快速可靠、整体决策能力高、 便于回收，但是活动范围受限、电缆缠绕、过于依赖人的控制。而 AUV 活动范围 大、潜水深度深、自身决策能力高，但是能源有限、成本高、设计难度大、风险 高损失大[2]。从集 ROV 与 AUV 两者优点于一体的思路研究，各国学者提出了介 于 ROV 和 AUV 之间的混合型水下机器人。日本海洋科学与技术中心(JAMSTEC)研 制的 UROVTKE[3]、美国研发了“海神”号(Nereus)HROV[4]均属于此类型。目前 我国在此方面也作了研究，提出 ARV(Autonomous&Remotely—operated Vehicl） 新型水下机器人概念，此新型水下机器人具有两种工作模式，既可作为传统的 ROV 使用又可作为 AUV 使用。针对大面积的搜索、探测，它可以像 AUV 一样利用 声纳、摄像机进行自主探索和测绘工作；一旦找到目标，潜器将可迅速转换成一 个 ROV，通过操作人员遥控进行近距离的成像和采样[5]。
《水下机器人》的文献综述
内容摘要
水下机器人依据其控制方式可分为有缆遥控水下机器人(ROV)和无缆自治水 下机器人(AUV)两大类。ROV 和 AUV 各有其优缺点。从集 ROV 和 AUV 两者优点的 思路出发，设计遥控自治水下机器人（ARV）。本文先从水下机器人的有关概、 关键技术、焦点问题出发，然后详细综述了国内外水下机器人的研究现状，对国 内外研究现状存在的的问题进行了分析和讨论， 并对 ARV 原理样提出了简单的设 计方案，最后对今后可进行的研究内容做了展望和总结。 关键词：水下捕捞机器人 ROV AUV ARV
王凯甬：水下机器人新纪录
王凯甬：水下机器人新纪录作者：朴添勤校园记者姚思雨来源：《大学生》2019年第07期Q：大学本科阶段就开始在做人工智能方面的研究和开发，你一定从小就是科技迷吧？可以给我们讲讲你是什么时候开始痴迷于科技和人工智能的吗？A：我儿时的梦想就是长大后成为一名科学家，那时对于一些新奇的自然现象和科学创造充满了好奇。
初中我加入了学校的足球机器人社团，开始接触到一些基础的编程知识，那是学校第一届机器人社团，当年我社团四个初二同学参加了宁波市中小学生电脑制作大赛，并获得了一等奖。
我可能就是从那时候开始喜欢上了人工智能。
Q：现在，你在郑州大学机械工程专业“卓越工程师班”，也算是如偿所愿。
郑州大学“卓越工程师班”是个什么样的存在？这里能够给学生提供怎样的科技创新条件呢？A：我所在的“卓越工程师班”是教育部为了“卓越工程师计划”特别设立的班级，就是为了培养具有优良学术素养和创新精神的青年工程师，现在共计80名学生。
在这里，我们能够较早地接触到一些实习，部分同学本科阶段提前进入实验室跟着教授进行一些课题研究。
我们机械工程学院本科生科技创新的主要场地是深蓝科技部实验室。
深蓝科技部为同学们提供大量实验设备，如：数控车床、立式铣床、激光切割机、3D打印机、折弯机等，定期有院里的教授为同学们做科技创新报告，给同学们讲授科技创新的要点。
Q：在这样的培养下，你获奖无数。
获得iCAN大赛中国特等奖，并且代中国国家队参加德国柏林国际总决赛，又带队获中国机器人大赛全国冠军。
你参与这两个比赛的项目是什么，在大赛中的核心竞争力在哪里？或者说你们的项目与众不同的地方在哪？A：iCAN国际创新创业大赛，我参加的是第十二届，我们团队参赛作品是“基于条件反射原理的动物机器人行为控制技术”，是通过光信号和声信号的手段，利用巴西龟自身的条件反射原理，从而实现对巴西龟爬行路线的控制，可以实现远程控制活体巴西龟运动的目的，且对巴西龟本身没有伤害。
该项目由于极强的创新性和广阔的应用前景，最终获得大赛的最高奖特等奖。
水下机器人百度百科
水下机器人编辑水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。
水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。
无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。
中文名水下机器人时间1953年性质水面设备属性水下运动和作业目录1发展历程▪第一阶段▪第二阶段▪第三阶段2结构功能3应用领域▪安全搜救▪管道检查▪科研教学▪水下娱乐▪能源产业▪考古▪渔业4优缺点▪优点▪缺点5国际发展▪美国▪日本▪欧洲▪中国1发展历程编辑第一阶段从1953年至1974年为第一阶段，主要进行潜水器的研制和早期的开发工作。
先后研制出20多艘潜水器。
其中美国的CURV系统在西班牙海成功地回收一枚氢弹，引起世界各国的重视。
[1]1953年第一艘无人遥控潜水器问世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘无人遥控潜水器。
特别是1974年以后，由于海洋油气业的迅速发展，无人遥控潜水器也得到飞速发展。
第二阶段无人有缆潜水器的研制80年代进入了较快的发展时期。
1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。
到1981年，无人遥控潜水器发展到了400余艘，其中90%以上是直接；或间接为海洋石油开采业服务的。
海洋石油和天然气开发的需要，推动了潜水器理论和应用的研究，潜水器的数量和种类都有显著地增长。
载人潜水器和无人遥控潜水器（包括有缆遥控潜水器、水底爬行潜水器、拖航潜水器、无缆潜水器）在海洋调查、海洋石油开发、救捞等方面发挥了较大的作用。
第三阶段1985年，潜水器又进入一个新的发展时期。
80年代以来，中国也开展了水下机器人的研究和开发，研制出美国的鱼雷型机器人“海人”1号(HR-1)水下机器人，成功地进行水下实验。
[2] 1988年，无人遥控潜水器又得到长足发展，猛增到958艘，比1981年增加了110%。
[3]这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器，大约为800艘上下，其中420余艘是直接为海上池气开采用的。
无人有缆遥控水下机器人ROV( Remote Operated Vehicles)研究综述
无人有缆遥控水下机器人ROV（Remote OperatedVehicles）研究综述摘要：无人有缆水下机器人ROV，是一种工作于水下的极限作业机器人，是海洋开发和水下作业的重要工具。
本文简要回顾了无人有缆遥控水下机器人ROV的发展历史，概述了各国在ROV领域的研究成果，以及ROV在各个行业的应用和发展趋势。
关键词：无人有缆，机器人，ROV一、引言21世纪是人类向海洋进军的世纪。
深海作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一，已经成为各国的重要战略目标，也是近几年国际上竞争的焦点之一。
水下机器人作为一种高技术手段在海洋开发和利用领域的重要性不亚于宇宙火箭在探索宇宙空间中的作用。
本文将对无人有缆遥控水下机器人ROV研究开发现状和发展趋势作一综述。
二、简介无人遥控潜水器（Remote Operated Vehicles,ROV），也称水下机器人。
一种工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作,又称潜水器。
水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。
它的工作方式是由水面母船上的工作人员，通过连接潜水器的脐带提供动力，操纵或控制潜水器，通过水下电视、声呐等专用设备进行观察，还能通过机械手，进行水下作业。
无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。
无人遥控潜水器的发展非常迅速，从1953年第一艘无人遥控潜水器问世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘。
特别是l974年以后，由于海洋油气业的迅速发展，无人遥控潜水器也得到飞速发展。
到1981年，无人遥控潜水器发展到了400余艘，其中90％以上是直接，或间接为海洋石油开采业服务的。
1988年，无人遥控潜水器又得到长足发展，猛增到958艘，比1981年增加了110％。
这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器，大约为800艘上下，其中420余艘是直接为海上池气开采用的。
【国家自然科学基金】_自治水下机器人_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729
推荐指数 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
2013年 科研热词 自治水下机器人 路径规划 领航-跟随式 附体 避障 运动控制器 虚拟机器人 自适应控制律 自治水下机器人(auv) 自主水下航行器 编队控制 粒子群优化(pso) 移动机器人 移动agent 模糊控制 模拟系统 协同设计 动态环境 动态模型 动力学建模 仿真系统 xml文件 b/s架构 推荐指数 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1ห้องสมุดไป่ตู้1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
科研热词 迭代滑模 自治水下机器人 神经网络控制 欠驱动自治水下机器人 三维航迹跟踪 l2干扰抑制 路径跟踪 自治水面船 级联系统 欠驱动 曲线参数 增量反馈 地形跟踪 全局指数镇定 光滑时变反馈
推荐指数 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
科研热词 速度跳变 自治水下机器人 生物启发模型 波浪能 水声通信延迟 水下推进机构 机动浮标 延时扩展卡尔曼滤波 多水下自治机器人 垂荡 反步轨迹跟踪 协同定位
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
线缆型水下机器人常规供电方案
线缆型水下机器人常规供电方案公司设计、制造和销售模块化电源设备，新一代的电源产品在工业控制领域提供全球最小体积，最高功率密度的高可靠性电源晶片产品。
无人遥控水下机器人主要有，有缆遥控水下机器人（简称ROV）和无缆遥控水下机器人（简称AUV）两种，ROV是从水面进行控制，带有推进器、水下电视、水下机械手和其他作业工具，能够在三维水域运动，由水面提供能源的装置。
水面与ROV之间通过数百米甚至数千米的线缆连接供电，为了减小线缆上的损耗，必须减小其电流，这就要求ROV输入电压尽量高，最好(300-400)V，以目前的DC48V/(3000-4000)W需求为例，传统的砖模块电源很难满足高效率及小体积方面的要求。
针对水下机器人对体积、效率及大功率的特殊要求提供了有效的解决方案。
对输入电压波动范围比较大的应用，的方案如下：的DCM是一个隔离式、稳压DC-DC转换器，可在未稳压宽范围输入运行，以产生隔离输出。
凭借其高频零电压开关（ZVS）拓扑结构，DCM转换器一直致力于为整个输入电压范围提供高效率。
模块DCM转换器和下游DC-DC产品支持高效配电，为未稳压电源到负载提供卓越的电源系统性能和连接性。
DCM300P480x500A40具有以下特点：1、宽输入电压范围：(200-420)V；2、高功率密度1032 W/in3，47.91mm*22.8mm，7.26mm，重量29.2g；3、单颗最大输出电流10.5A，功率500W，最多可8可并联，满足千瓦级输出；利用的ChiP封装技术的散热和密度优势，DCM模块可提供具有非常低顶部和底部热阻的灵活热管理方案。
基于热适应ChiP的功率元件有助于客户实现具有成本效益的电源系统解决方案，快速和可预测地获得前所未有的系统尺寸、重量和效率特性。
DCM的并联应用原理图：对于输入电压稳定在（380-400）V的应用场合，的方案如下：的高压BCM（Bus Converter）系列产品，以高压384V输入，输出为48V，具有业界最高功率密度。
ROV综述
二、历史发展
• 1、第一阶段
•
从1953年至1974年为第一阶段，主要进行潜水器的研制和早期的开发工
•
水下电视拍摄、水下摄影；
•
潜水、划船、游艇；
•
看护潜水员,潜水前合适地点的选择；
• 5、能源
核电站反应器检查、管道检查、异物探测和取出；
•
水电站船闸检修；
•
水电大坝、水库堤坝检修(排沙洞口、拦污栅、泄水道检修)；
• 6、安全
•
检查大坝、桥墩上是否安装爆炸物以及结构好坏情况；
•
遥控侦察、危险品靠近检查；
它是目前我国下潜深度最大、功能最强的无人遥控潜水器（ROV）。
↑ “海人一号”水下机器人 “海龙号”深海机器人→
三、各国研究概况
• 1、日本
•
1987年，日本海洋科技中心研究成功
深海无人遥控潜水器“海豚3K”号，可下潜
3300米。1988年，该技术中心配合“深
海6500”号载人潜水器进行深海调查作
美国的MAX Rover是世界上最先 进的全电力驱动工作级ROV，潜深达 3000米。
• 4、中国
•
我国对于水下机器人的研
究与开发起步较晚，从七十年
代末才开始研究，相比于欧美
国家和日本，我国一直处于落
后水平。从七十年代末起，中
国科学院沈阳自动化研究所和 上海交通大学开始从事ROV的
研究与开发工作，合作研制了 我国第一个ROV——“海人一 号”ROV，“海人一号”是我
水下无人机概述
水下无人机概述【摘要】本文就水下无人机（又称水下机器人）的起源、研究现状、关键问题以及未来发展做了较为详细的概述，针对水下无人机的不同分类和应用分析了其关键技术和不同的应用场景，提出了未来技术发展的趋势。
【关键字】水下无人机，机器人，ROV，AUVAbstract:This article overview the different categories and applications for underwater drones (also known as underwater vehicles, UV) about its origin, research works, key issues, and the future development. The key technologies and different application scenarios of UV are analyzed, and the future trend of technological development is also proposed.Keywords: underwater drones, Robot, ROV, AUV1 背景及起源江、河、湖、海的水底世界自古令人神往，同探索太空一样，对水底未知世界的探索一刻也没有停歇，可以说，人类对海洋的了解比对太空的了解还少：12000年前，沉没于大西洋底的亚特兰蒂斯大陆是什么样子?维京海盗在地中海底的宝藏能找到么？有没有大西洋人？北海海底的泰坦尼克还在不在？海里有多少种鱼？到底有没有河伯、龙王？……所有这些都不断激励着人们去探索和求证。
俗话说，眼见为实，但人在水下最多潜到10米左右，不带氧气一般坚持2、3分钟，世界纪录也才不过是15分58秒，无器具潜水最深的世界纪录是澳大利亚人Herbert Nitsch创造的214米，这已经是人类的极限了。
因此，为了在时间和空间上拓展人类在水下的能力，需要借助护甲（如潜水衣、潜艇），和替身（无人深潜器、水下无人机），而守护流动的国土，水下资源的勘探，水下生态的研究，都离不开对应的手段和工具，这是国家战略的需要，也是国家科技水平的体现，毫无疑问，在海洋开发和末来战争中，水下无人机起着举足轻重的作用。
水下机器人的分类
水下机器人的分类水下机器人是一种能够在水中进行活动和工作的机器人，具有各种不同的用途和特点。
根据其功能和特点，可以将水下机器人分为以下几类：1.深海机器人深海机器人是一种能够在深海环境中进行工作和探索的机器人。
它们能够承受极高的水压，同时具有相应的探测和采集能力。
深海机器人包括深潜机器人和ROV （Remotely Operated Vehicle）机器人。
深潜机器人有着更高的自主性和可扩展性，能够完成更加复杂的任务，比如进行科学探测、执行维护任务、进行勘探和采集等。
ROV机器人则通常需要由潜水员远程操作来完成任务，比如进行海底施工、进行海底勘探、响应事故和紧急救援等。
2.水下作业机器人水下作业机器人主要用于海洋工程，能够执行各种需要在水下进行的任务，比如进行海底管道维修、进行海底设备安装、进行水下切割和焊接等。
水下作业机器人通常分为两类，一类是缆索式机器人，用缆索将其与操作柜台连接；一类是自主机器人，可以进行自主行动和工作。
3.潜水机器人潜水机器人是一种能够在水下进行探测、采集、拍摄等任务的机器人。
潜水机器人通常采用电池和燃料电池，能够在水下进行较长时间的操作。
潜水机器人通常分为两种，一种是自主机器人，能够对周围环境做出反应，进行自主移动、探测和拍摄等任务；另一种是远程操控机器人，通过操控器和通讯设备与控制终端进行通讯，实现在水下执行任务。
4.水下机器人器材分类水下机器人在进行各种任务时，还需要搭载不同的器材和传感器，以便实现更加复杂的任务。
这些器材和传感器通常包括摄像头、水下激光仪、声纳、水下定位仪、探测器等。
总之，水下机器人在海洋科学和工程领域中有着广泛的应用前景，可以为人类探索和利用深海等水下领域带来更多的可能性。
211257863_游弋在海底的小精灵——_漫谈水下机器人
游弋在海底的小精灵——漫谈水下机器人文/高 峰历经1.4万海里、79天的风浪考验，于2021年7月12日出发的中国第十二次北极科考队圆满完成科考任务，随着“雪龙2”号科考船缓缓停靠在位于上海的中国极地考察国内基地码头，科考队成员连日来紧绷着的神经也逐渐放松。
在这次科考任务中，“探索4500”自主水下机器人（以下简称“探索4500”）表现出色，成功完成北极高纬度海冰覆盖区的科学考察作业。
这是我国首次利用自主水下机器人在北极高纬度地区开展海底科考活动，“探索4500”成功下潜获取的宝贵数据资料，将为北极环境保护提供重要的科学支撑。
“探索4500”的外观酷似一条大黄鱼，和普通的无人水下机器人相比，“探索4500”的自主能力更强，没有遥控水下机器人那样与母船连接的缆线设备，不需要人工干预就能够实现自主航行和执行海底探测任务，且续航时间更长，工作范围也更广。
在极地高纬度地区，科考母船会在海风、洋流等自然因素的影响下发生位移，致使水下机器人的下潜和回收难以在一个相对固定的区域内实现，冰层也会阻碍科考母船和水下机器人之间的通信。
这些困难就要求水下机器人拥有自主导引能力，能够准确接收科考母船的指令，根据自身设备的状态调整运行轨迹，并在回收过程中逐渐向科考母船靠拢，从而实现自动、安全回收。
针对此次北极科考的工作区有高密集度的海冰覆盖的特点，科研人员创造性地研发出了声学遥控和自动导引相结合的冰下回收技术，确保“探索4500”可以连续下潜成功，并能安全回收。
除此之外，科研人员还增加了应急信标，用于下潜器上浮后卡在冰层下或浮到肉眼无法确定的位置时，进行较为准确的定位。
此外，“探索4500”在持续工作一段时间后，就能够像我们人类一样感知自己的身体状态，34从而做出正确的选择。
极地海洋的许多区域长年被海冰覆盖，对海冰特征和冰下海域进行考察是极地考察的重要组成部分。
极地科考一直是水下机器人发展的重点方向。
近些年来，先后有4种类型6台无人水下机器人参加了8次极地科考，为我国极地科考做出了重要贡献。
谈谈水下机器人
2003年3月，中国研制的6000米水下机器人正式下水投入使用。
6年来，它已在海洋科考、海洋勘探等方面大显身手。
什么是水下机器人水下机器人也称无人潜水器或深潜器，它的任务是进行水下探测和实验、打捞、搜救等。
根据操纵方式，分缆式和无缆式；根据下潜深度，分潜水型、深水型和超深水型；根据任务不同，分科考型、军事型等。
世界上第一台水下机器人是美国的“Poodle”，于l953年投人使用，至今已有50多年的历史。
目前，日本“海沟”号机器人已经成功对马里亚纳海沟(最深处11034m)的6500m区域进行了考察，成为迄今为止考察深度最大的机器人。
中国第一台水下机器人于1986年研制成功，主要用于海洋石油勘探和救捞。
随着我国机器人研究水平的进步，现在已经有爬行型、浮游型、深潜型等多个种类。
第一代无缆水下机器人“探索号”是l994年研制成功的，第一台6000m水下机器人是1995年完成的。
2003年出海考察的是我国研制的第二台6000m水下机器人，技术已达到世界先进水平。
水下机器人必须克服一些技术障碍，其中，如何承受海水压力、自动控制能力、是否具有强劲动力，体现着水下机器人最基本的性能，同时也是最大的技术瓶颈。
承受海水的高压水下机器人的工作深度最浅的也有几十米，最深的现在已接近8000m。
每增加100m，就要增加10个大气压。
如此大的海水压力，机器人能抗得住吗?为适应深水工作的需要，水下机器人的“外表”都经过了精心的设计和制造，选用了制造潜艇外壳所用的高强度合金钢、钛合金钢等耐压材料。
日本“海沟”号的外壳材料就是新型合金钢，不仅坚固异常，而且很轻很薄。
现在，复合材料、纳米材料的出现，使水下机器人的耐压性能又提高了一步。
仅仅外壳能承受巨大的压力是不够的，内部的设备也要进行耐压强化。
否则，里面娇贵的设备有可能因为压力而碎裂。
为确保内部设备的抗压，设计人员首先对设备的分布进行最佳优化，使之达到最佳外形。
其次，对内部零部件进行外壳式加固，就是给一些不耐压零部件加上一个“全金属外壳”。
工业机器人技术与应用模拟练习题+参考答案
工业机器人技术与应用模拟练习题+参考答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.机器人输入输出接口主要分为漏型接口接法和源型接口接法。
A、正确B、错误正确答案：A2.压电元件：指某种物质上施加压力就会产生电信号，即产生压电现象的元件。
A、正确B、错误正确答案：A3.RS触发器为“复位优先”型。
A、正确B、错误正确答案：B4.调试人员进入机器人工作区时，须随身携带示教器，以防他人无意误操作。
A、正确B、错误正确答案：A5.工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器。
A、正确B、错误正确答案：B6.无论简单或复杂的机器人动作,都需要先设计流程图,再进行编程。
A、正确B、错误正确答案：B7.定时器定时时间长短取决于定时分辨率。
A、正确B、错误正确答案：B8.HT150是铸钢的一种。
A、正确B、错误正确答案：B9.AI1是数字量输入信号。
A、正确B、错误正确答案：B10.使用顺序控制继电器指令时，不能在SCR段内使用FOR、NEXT或END指令。
A、正确B、错误正确答案：A11.压力阀的压力调整手柄或螺钉，顺时针转压力减小，反时钟转压力增大。
A、正确B、错误正确答案：B12.电容C是由电容器的电压大小决定的。
（）。
A、正确B、错误正确答案：B13.ABB工业机器人的信号类型主要有数字信号，模拟信号和组信号。
A、正确B、错误正确答案：A14.PLC主要是由 CPU模块、存储器模块、电源模块和输入 / 输出接口模块五部分组成。
A、正确B、错误正确答案：A15.一般液压系统中，执行元件液压缸的往复运动是利用节流阀实现的。
A、正确B、错误正确答案：B16.工业机器人的自由度一般是4-6个。
（）。
A、正确B、错误正确答案：A17.AUV：Autonomous Underwater Vehicle 无缆自治水下机器人，或自动海底车。
A、正确B、错误正确答案：A18.机器人常用驱动方式主要是液压驱动、气压驱动和电气驱动三种基本类型。
我国水下机器人发展历程
我国水下机器人发展历程海事大学图书馆周文平2010-08-08 关键字：水下机器人发展历程浏览量：103水下机器人，可以进行深海探测，深海采集，深海维修。
开发海洋是人类在二十一世纪面临的重大课题，而探索、考察和有效利用国际海域和海底区域是对我国发展海洋高技术和未来海洋产业提出的挑战。
自动化研究所是国外有影响的研究与开发水下机器人并形成产品的科研实体之一，首创我国第一台有缆遥控和无缆自治水下机器人。
从某种意义上讲，自动化研究所的水下机器人各阶段的技术成果代表了我国在这一技术领域的发展水平与过程。
水下机器人实验室配备了齐全、先进的试验设备和条件，3个深水模拟压力罐可分别进行水下1000米、1500米、7200米水深的水下模拟试验。
长20米、宽12米、深9米的试验水池可做各种水下机器人整机性能试验和调试。
现已形成了大、中、小型水下机器人系列产品的生产能力，并在国际、国开展了各种水下工程作业。
1977年召开的中国科学院自然科学学科规划会议将发展机器人项目列入规划。
新松院士在当年组团赴日考察回国后提出了发展水下机器人的设想。
从此，自动化研究所锁定了“下海”为海洋开发服务，搞智能机器在海洋中的应用研究的战略目标，决心“要下五洋捉鳖”。
1983年该项课题正式列为中国科学院重点课题，开创了智能机器人科研领域，为水下机器人的研究开发奠定了基础。
二十年来，“水下机器人”由院重点，进而持续列入“六五”、“七五”、“八五”、“九五”和“十五”国家重点项目，成为国家863计划自动化领域智能机器人主题项目的重点容。
RECON-IV水下机器人具有较强功能和可靠性，已成为国际知名品牌，生产的多台设备出口国际市场，还有的长年在为南海石油钻井平台提供技术服务；“海潜一号”和“金鱼号”轻型水下机器人在沿海和湖地区的水下探查、考古等作业起到重要作用；“海潜二号”水下机器人以其强作业功能为国家安全提供了有力的技术支持；用于海底光缆埋设的爬行式水下机器人；“海星号”是我国第一台海底自走式海缆埋设机，目前已完成研制工作并投入实际应用。
移动机器人的分类
现在，自动化技术的广泛深入，同时全球市场竞争激烈，为了提高工作效率，降低生产成本，越来越的机器人被用在工厂作业中，具有广阔的应用前景。
移动机器人的分类1 管道移动机器人目前，管道的检测和维护多采用管道移动机器人来进行。
管道移动机器人是一种可沿管道内壁行走的机械，它可以携带一种或多种传感器及操作装置，如CCD摄像机、位置和姿态传感器、超声传感器、涡流传感器、管道清理装置、管道焊接装置、简单的操作机械手等，在操作人员的控制下进行管道检测维修作业。
2 水下移动机器人21世纪是人类开发海洋的新世纪，进行海洋科学研究、海上石油开发、海底矿藏勘测、海底打捞救生等，都需要开发海底载人潜水器和水下移动机器人技术。
因此，发展水下机器人意义重大。
水下机器人的种类很多，如载人潜水器、遥控有缆水下机器人、自主无缆水下机器人等。
3 空中移动机器人空中移动机器人在通信、气象、灾害检测、农业、地质、交通、广播电视等方面都有广泛的应用。
目前其技术已趋成熟，性能日益完善，逐步向小型化、智能化、隐身化方向发展，同时与空中移动机器人相关的雷达、探测、测控、传输、材料等方面也正处于飞速发展的阶段。
空中移动机器人主要分为仿昆虫飞行移动机器人、飞行移动机器人、四轴飞行器、微型飞行器等。
4 军事移动机器人军事是目前机器人使用较广泛的一个领域，随着现代战争逐渐向高新技术方向发展，机器人使用将大大减少战场上人员的伤亡。
军用移动机器人有侦察机器人、爆炸物处理移动机器人、救援机器人、步兵支援机器人和无人机等。
5 服务移动机器人服务机器人是一种半自主或全自主工作、为人类提供务的机器人，目前主要有医用机器人、家用机器人、娱乐机器人、导游机器人、智能轮椅等。
智能轮椅是将智能移动机器人技术应用于电动轮椅，融合多种领域的研究，包括移动机器人视觉、移动机器人导航和定位、模式识别、多种传感器融合及用户接口等，涉及机械、控制、传感器、人工智能等技术。
6 仿生移动机器人仿生移动机器人是指模仿生物、从事生物特点工作的移动机器人。
自治水下机器人研究开发的现状和趋势
高技术通讯 1999. 9.
A UV, 1992 年我们访问美国新罕布什尔大学 时, 了解到美国当年对 AUVs 的投资就达 1. 5 亿美元 ( 不清楚是不是对美国的全部投资) 。美 国对 AUVs 研究很广泛, 开发研究了多种型号 A UVs, 有军用也有民用, 既着眼于当前应用研 究也着眼于未来进行基础研究, 既开发价格几 万美元的经济型 AU Vs, 也研制花费数千万美 元的复杂 AUVs。全世界现有 AU Vs 总数约 45 艘, 其中二分之一以上是美国研制开发的。
1 水下机器人技术现状及发展 动向
当前水下机器人的种类很多, 其中载人潜 器、有缆潜器 ( ROVs) 和自治水下机器人( AU Vs) 是三类最重要的潜器, 以下分别作简单的 介绍。 1. 1 无人有缆遥控水下机器人 ( ROVs)
早在 50 年代, 有几个美国人想把人的视觉 延伸到神秘的海底世界, 于是, 他们就把摄像 机密封起来送到了海底, 第一代缆控水下机器 人的雏形就这样产生了。
除了上面提到的浮游式 ROVs 外, 为了满 足海底管道和海底电缆埋设以及修理和维护的
需要, 爬行式 ROVs 也得到了迅速的发展。 拖曳 式 水下 机 器 人是 一 种很 有 用 的
ROVs, 它由水面保障母船直接拖带, 特别适用 于需要长距离调查的场合。
我国自 80 年代初开始研制 ROVs , 目前 已经能够生产上述各种类型的 ROVs, 而且, 这 些由我国自行研制的大中型 ROVs 已在海洋 石油开发和海军防救部门得到了应用。
次, 已经举行了十一次, 此外还一个由 IEEE 海 洋工程学会主办的 AU V 技术学术会议。国际 先进机器人学计划 ( IARP ) 也举办 AU V 国际 讨论会, ROVs 国际讨论会及展示会也包括了 许多 AU Vs 的内容。近几年在 “OCEANS”国 际会议上, AU Vs 也成为主要内容之一。表 2 列 出了 “OCEANS”96、97 和 98 国际会议发表的 各类机器人研究开发的现状和趋势
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无缆自治水下机器人（AUV）研究现状摘要：从上世纪90年代中期以来，自主式水下航行器(AUV)在海洋科学调查以及军事领域得到越来越广泛的应用。
本文主要介绍了AUV的发展现状、应用以及所涉及的基本技术。
1 前言水下机器入主要分为两大类：一类是有缆水下机器人，习惯称为遥控潜器(Remote Operated Vehicle，简称ROY)；另一类是无缆水下机器人，习惯称为自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)。
自治式水下机器人是新一代水下机器人，具有活动范围大、机动性好、安全、智能化等优点，成为完成各种水下任务的重要工具。
例如，在民用领域，可用于铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工，水下设备维护与维修等；在军用领域则可用于侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等。
由于无缆水下机器人具有活动范围不受电缆限制，隐蔽性好等优点，所以从60年代中期起，工业界和军方开始对无缆水下机器人发生兴趣。
美国华盛顿大学于1973年建成两艘“SPURV”无缆水下机器人，随后又成功地建造了“UARS”无缆水下机器人；世界上第一艘潜深达到6000米的无缆水下机器人是法国人建造的“EPAULARD”；进入90年代，无缆水下机器人技术开始走向成熟.我国的水下机器人研究也日趋成熟，我国中科院沈阳自动化研究所于1995 年研制CR—01型6000米自治水下机器人，标志着我国自治水下机器人的总体水平跻身于世界先进行列，使我国成为世界上拥有这项技术和设备的少数国家之一。
2008年3月研制的6000米自治水下机器人在某些技术指标上超过了CR—01型，CR—02型能穿透50米厚的泥层，除了深海复杂环境下的海底矿产资源调查，CR--02型也可以应用于失事舰船调查和深海科学考察。
2 AUV的应用现状AUV是一种理想的测量仪器平台，由于噪声辐射小，可以贴近要观测的对象(如以设定高度进行海底地形跟踪)，因而可以获取采用常规手段不能获取的高质量数据和图像。
加之造价低，隐蔽性好，安全性高(无人)，使AUV正逐步成为海洋观察和探测的重要手段。
2.1 在水雷搜索中的应用AUV在军事上的应用比较广泛，主要包括水下目标的搜索，海底侦察和潜艇训练(以AUV作声靶)等。
目前美国和挪威等国家正在加紧研究AUV在水雷搜索中的应用。
2.2 在海洋科学调查中的应用这类应用非常广泛，AUV是一个理想的传感器及观测设备平台。
通过配置不同类型的观测设备，AUV可以完成不同的调查任务，如海洋矿产资源和海洋生物资源等的调查旧。
根据续航能力，调查型AUV可以分为远程和近程两类，前者用于远距离(>100 km)考察，而后者用于近距离(<l00 km)的考察，总的来说，远程AUV通常体形较大，且具有流线型体形，如鱼雷形状以减少阻力，而近程AUV则大小和形状各异。
2.3在水下作业中的应用调查型AUV通常只对调查对象进行观测而无物理接触，对周围环境没有干预能力。
作业型AUV则除了观测外，还可就对象进行简单操作。
这种AUV与一般的调查型AUV不同在于，它们配置了作业机械手，此外还具有悬停能力(配置多个推进器)。
这是今后AUV发展的一个重要方向。
3 AUV的技术现状尽管现有AUV的外形尺寸、续航力以及工作深度差异很大，但它们所面临的技术问题大体相同，主要有能源技术、水下承压与密封技术、导航自主避障以及通讯技术与控制技术。
3.1能源技术能源是AUV的关键技术之一，其续航力、航速和负载能力均受制于可用能源，而可用能源又取决于类型、容许的质量和空间等。
目前多数AUV采用电动力，电能来自所携带的电池组。
尽管能量密度较低(单位重量能量)和比能量(单位体积能量)较小，但考虑到成本、寿命、方便性、可维修性、安全性及构件供应的连续性等因素，电池尤其是一次电池和可充电电池(如锂电池)在较长时期内仍将占据主导地位。
从长远看，燃料电池将很有前途，因它具有运行寿命长、工作电流大、比功率高、比能量和能量效率高、无污染及贮气瓶可为AUV提供浮力等优点。
3.2 水下承压及密封技术目前AUV的计算机、电子元器件和电池组一般都被放置在一个或数个耐压舱中。
耐压舱的强度决定了AUV的工作深度，此外采用比重量轻的耐压舱还可提高AUV的续航力。
目前耐压舱的形状主要为带半球形封盖的圆柱体，而其材料主要有金属材料和复合材料。
金属材料中最常用的是铝合金。
由于钛合金具有良好的机械性能、抗腐蚀性能和无磁性，可以预计随着成本的降低以及制造工艺的改进，钛合金将得到广泛应用。
复合材料主要是碳纤维材料，如美国的AUSS耐压舱(长2.2 m，直径0.78 m)采用碳纤维塑料，工作深度达到6000m。
3.3 导航技术AUV在水下自主航行时的定位主要是依惯性导航系统。
惯性导航的基本原理是，根据加速度计与速率陀螺的测量值，用积分方法推算出位置。
由于声纳技术的进步，目前较先进的AUV基本不采用加速度计而是采用多普勒测速仪，因为它可以直接测出AUV相对于海底的3D速度而无需积分。
采用多普勒测速仪与光纤陀螺相结合的导航方法，仍然不可避免的产生累积误差(导航精度为航程的O．2％)。
为消除这种偏差，目前主要采用：(1)利用GPS修正，即让AUV在其路途中的一系列位置上浮，接受GPS信号以修正当前位置；(2)辅助导航，在作业区域布置如长基线阵。
需要指出的是，后一种方法只能在短距离内有效。
3.4自主避障AUV在水下空间定位可由GPS和惯导等方式确定，但在局部不确定环境下，AUV 需通过声呐等传感器采集环境数据，并通过一定的算法把采集到的环境数据进行分析和处理，用来建立外部环境的障碍物模型，使之正确、全面地反映外部环境的特征，为避障决策提供正确的依据，实现自主避障。
3.5 通讯技术AUV的控制指令、裁体的状态反馈及图像信息，目前还是以水声通讯来实现，由于声音在水中的传播速度远远低于光速，因此产生很大传输时延，难以对水下机器人实现实时控制，而且传输的距离又受载波频率和发射孔率的限制。
目前通讯距离仅l0千米左右，使水下机器人作业空间受到限制。
激光通讯是正在开发的一种通讯手段，蓝绿激光在水中的吸收最小。
美国利用蓝绿激光实现了空中对水下100米深处的潜艇的通讯。
利用飞机、卫星进行空中转发是实现水中大范围通汛的一种有效手段，但目前蓝绿激光器的体积过太，效率低，能源消耗大，尚不能用于AUV。
3.6控制技术AUV控制系统是其机器智能的核心，其硬件包括不同带宽的导航仪器、任务传感器、系统传感器、推进器、执行机构、多个CPU及多个电源等。
为有效管理硬件间的传感器/数据流，需选择合理的软件体系结构。
与普通机器人相似，目前AUV控制系统采用的软件体系结构并不统一，大概有几十种一，这些结构各有优劣。
就具体的AUV而言，采用何种体系结构需综合考虑其能控性、稳定性、响应速度、通信、数据管理和模块化等。
软件体系中的各模块大体可分高层任务规划模块和低层控制模块，前者根据任务需要产生导航或决策等指令，而后者则根据传感器信息及导航/决策指令产生控制指令以驱动执行机构。
需要指出的是，低层控制模块(如深度/高度控制和航向控制)通常需要根据AUV的动力学来设计。
考虑到AUV模型不确定性和环境干扰(如海流等)，低层控制模块必须具有足够的鲁棒性。
4 AUV的发展方向AUV 代表了未来水下机器人技术的发展方向，是当前世界各国研究工作的热点。
当前AUV的发展趋势为更深、更远、功能更强大，特别是未来海上作战等军事需求的增加，给AUV 的发展带来了无限生机，也预示着AUV 开始走向应用阶段。
4.1更深——向深海发展地球上97%的海洋深度在6000 米以上，称之为深海。
研制6000 米的潜水器是许多国家的目标。
美国、俄罗斯、法国、中国等都拥有自己的6000 米级的AUV。
尽管ROV和载人潜器也能达到这个深度，但发展AUV 比其它潜器的造价要低得多，更经济。
4.2 更远——向远程发展AUV 的分类方法有几种，其中一种是按照航程的远近分为远程和近程两类。
所谓远程是指AUV 一次补充能源连续航行超过100 海里以上，而小于100海里称为近程。
远程AUV 涉及的关键技术包括能源技术、远程导航技术和实时通信技术。
因此，许多研究机构都在开展上述关键技术的研究工作，以期获得突破性的进展。
也只有在上述关键技术解决后，才能保证远程AUV 计划的实施。
4.3功能更强大——向作业型及智能化方向发展现阶段的AUV 只能用于观察和测量，没有作业能力，而且智能水平也不高。
将来的AUV 将引入人的智能，更多地依赖传感器和人的智能。
还要在AUV上安装水下机械手，使AUV 具有作业能力，这是一个长远的目标。
5 结论总的来说，随着关键技术的日趋成熟，AUV的应用前景将十分广阔，新的应用领域会不断涌现。
需要特别指出的是，对环境具有干预能力的AUV在其中将会扮演重要角色。
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