拖曳式水下机器人TUV收放系统技术的研究
坞舱搭载AUV回收过程中对线控位技术的研究的开题报告
坞舱搭载AUV回收过程中对线控位技术的研究的开题报告一、研究背景：在深海勘探中，水下机器人成为了一种必要的工具。
在这些机器人中，自主水下机器人AUV（Autonomous Underwater Vehicle）具有独特的优势，如能够自主控制、具有较高的工作效率、可携带多种传感器等。
然而，AUV本身也存在一些问题和局限。
例如，在任务完成后，AUV需要回收到坞舱或其它集中控制地进行检修或充电。
而回收过程中，AUV需要保持与母船或集中控制地的连通性，以便进行传输、充电等操作。
为了实现这一目标，需要采用线控位技术对AUV进行回收。
目前，线控位技术已广泛应用于AUV的回收过程中，其中不乏一些优秀的设计。
然而，在实际的回收过程中，不同的任务场景和舵机等设备的质量差异可能会对线控位的效果造成不同程度的影响。
因此，有必要对AUV的线控位技术进行进一步的研究和优化，以提高AUV的回收效率和准确率。
二、研究内容：本次研究的主要内容是对AUV回收过程中的线控位技术进行研究和优化。
具体研究内容包括：1. 对线控位的特征进行分析，包括传感器、算法和控制等方面，并结合实际任务场景进行优化设计。
2. 对舵机设备进行分析和测试，构建回收系统模型，并通过仿真实验来验证关键参数的影响。
3. 通过实验验证线控技术的有效性和稳定性，在不同的任务场景和环境中进行测试，并进行数据分析和整理。
三、研究意义：本次研究对改进和优化AUV的线控位技术具有重要的意义。
通过对线控位的分析和优化设计，可以提高AUV回收的准确率和效率，降低维护成本，进而提高勘探效率和成果。
此外，本次研究的成果还可以为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
四、研究方法：本次研究采用仿真和实验相结合的方法。
首先，在计算机上构建回收系统的仿真模型，通过调整关键参数来验证其对线控位的影响。
其次，根据仿真结果，进行实际测试和数据采集，并对测试数据进行分析和整理。
五、预期成果：本次研究预期达到的主要成果有：1. 提出可实施性的线控位优化方案，该方案能够显著提高AUV回收的准确率和效率。
水下拖曳系统设计环节探讨
水下拖曳系统设计环节探讨摘要：介绍了水下拖曳系统的组成，探讨了水下拖体设计与系统总成。
对拖体的功能设计、结构强度设计、水动力性能、主被动水动力控制部件装配、拖体总装及运输使用维护等方面的设计要点进行了探讨。
关键词：水下拖曳；系统设计；环节；探讨0 引言水下拖曳系统主要用于探测海底地质、海洋水文和生态环境，主要由母船、甲板绞车、缆绳和拖曳体（以下简称拖体）等部件构成。
拖体是所有水下探测设备的集成平台，搭载有以光学、声学、磁场和温盐等作为探测手段的传感器，这些传感器对拖体的结构布置和航行稳定性都有指标要求。
拖体设计环节是整个拖曳系统设计中的关键环节，拖体的运动稳定性往往取决于拖曳系统的设计水平。
为提高拖体的运动稳定性，常采用两段式拖曳方式，但单体重力式拖体便于回收、操作方便，因此更适合于探测设备较少的快速探测。
在设计拖体前，用户往往会对拖曳深度、拖曳航速、功能要求、使用环境和维护等提出具体的指标要求。
优良的设计方案能在满足上述指标要求的同时，降低制造、测试及维护的难度。
这里对单体重力式拖体的总体设计和制造过程进行总结，将其归纳8个主要设计制造环节，把握这些环节中的技术难点和技术要领，使拖体的设计制造指标可控。
1 水下拖体设计与系统总成拖体设计是拖曳系统设计中的重要环节，不仅决定了探测仪器设备的工作能力和状态，而且对拖曳系统的稳定性有至关重要的影响。
这里对拖体的功能设计、结构强度设计、水动力性能、主被动水动力控制部件装配、拖体总装及运输使用维护等方面的设计要点进行简述。
1.1功能设计拖体是搭载各类探测设备的集成平台，需在有限的空间内布置功率转换设备、声呐、光学照相仪、取样容器及电波类、磁力类等设备；设备间需预留良好的操作维护空间；部分设备需利用耐压罐体封闭，这不仅会增加自身的体积和质量，而且会增大信号与电路的连接空间。
在设计和制造该框架式拖体时，应具备多个安装定位平面，便于对设备进行安装定位。
同时，标记这些定位平面的站位和刻度，便于对拖体上安装的部件进行定位和记录。
水面平台布放回收USV和UUV技术
水面平台布放回收USV和UUV技术本文由蓝海星智库（ID:SICC_LHX）授权转载，作者：朱鹏飞海上无人系统的布放与回收技术是指水面舰船、潜艇对各类无人系统实施布放，确保无人系统顺利执行任务，并在完成任务返航后及时可靠回收的技术。
能否安全、自动、便捷地布放和回收已成为影响各类海上无人系统发展的要素之一。
目前，海上无人系统的布放和回收平台主要有水面舰艇和潜艇，回收的无人系统包括无人水面艇（USV）、无人潜航器（UUV）和无人机。
本文主要研究水面平台布放回收USV和UUV技术的最新进展。
一、无人水面艇的布放和回收无人水面艇一般通过大型舰船平台进行布放和回收，主要采用吊放和斜槽两种方式。
从当前的技术发展看，还没有出现创新的布放和回收方式，国外近年来主要是在技术上进行持续改进，使无人水面艇的布放和回收更为快速、高效，适应性更广。
1、吊放方式吊放方式是目前无人水面艇发射和回收应用的最多的形式，多是在船侧面安装起重机械，用线缆系留的方式提起或降下无人艇。
这种方式虽然简单易行，但也存在一定的缺点，比如对海况要求高、船舶平台必须为静止或低速状态、需要多人协助等。
目前使用的吊放方式，线缆直接系在小艇的固定点上小艇布放和回收联合工业计划（LAURA JIP：LAUnchandRecovery of Any small craft Joint Industry Project）为多个国家的多家单位联合开展的一个项目，旨在探索海况适应性强，适宜多种无人系统使用，能够满足未来需求的布放回收系统。
该计划对20种不同发射回收方式的优缺点进行了评价，并选择优秀方案进行进一步开发。
其中，“摇篮”（CRADLE）布放回收概念得到重点关注。
“摇篮”布放回收概念“摇篮”对当前吊放装置进行了改进，在进行布放和回收时不再直接将线缆系在小艇上，而是固定在托体（即“摇篮”）上。
布放时，先将小艇置放在托体，然后由吊放装置将托体连同小艇一起降落到水中。
潜声纳用的拖曳式水下机器人
2005年第 1 期 声学与电子工程 总第 77 期34探潜声纳用的拖曳式水下机器人易杏甫 曹海林(第七一五研究所 杭州 310012)摘要本文介绍一种探潜声纳用的且不同于以往变深声纳(VDS) 基阵平台的拖曳式水下机器人(TUV)，阐述了TUV的工作原理和对其开展研究的主要关键技术。
关键词 TUV 拖曳声纳1引言探潜用的变深声纳(VDS)基阵及其平台是用一根载重缆拖着的, 目的有两个：一是使声纳基阵平台远离本舰噪声，二是将其放于良好的水声环境中。
前者只需放相应的缆长即可，后者则通过改变缆长来变平台深度，找合适的声传播条件。
寻找合适的声传播条件须先知声纳工作区域的水文条件。
这种声纳基阵的平台是一种简单的载体，本身无法自动实现这种功能，要靠舰上的声线轨迹仪先测出海中的声速梯度后，再由获得的数据来确定平台深度。
至于平台的姿态调整，完全是靠不断地回收平台姿态数据后用人工实现的。
VDS和声线轨迹仪分离、用人工调整姿态，使整个操作过程非常麻烦，不仅效率低、而且还不可靠。
在声基阵平台中引入自动控制技术和装入配套的传感器，使其智能化后就可以使上述问题得到很好的解决。
这种智能化的平台由母船用载重缆拖着，动力由母船供给，一些专家学者将其称为拖曳式水下机器人(简称TUV) 。
如果TUV内装有探潜声纳基阵，可称为探潜用的拖曳式水下机器人。
它能根据传感器获取的信息，自动处理后提供给控制系统。
控制系统按处理后的数据和自身的姿态情况，自动进行深度改变和姿态的调整，使其始终处于良好的水文条件和稳定的姿态中。
这种深度的改变和姿态的调整既快、又简捷，且无需人工操作，这样能使声纳更好地发挥性能。
2 TUV在探潜声纳中的应用海洋环境由于季节的变化和纬度的不同, 其跃变层的厚度也不相同, 要使声纳的探测范围尽可能大，距离尽可能远，必须知道声道中声线反转深度、掠射角、临界声线及声线反射中两相邻反射点之间的最大水平距离等几何、物理量，而反映它们的一个重要的参数为海中声速V, 它是海水的含盐度C、温度T和深度D的函数，用传感器获取C、T、D的数据后、就可用W D Wilson 的经验公式：()()2144.9 4.60.0551.340.010350.016V T TT C D=+−+−−+求出海水的声速V，由V的分布可知海中的水声环境参数[1]，从而可将声纳放于声道上的最佳位置。
水下拖曳系统拖曳缆检验方法的探讨
拖曳缆的主要功能包括电力传输 、 信号传输和承载
拉力 。电力传 输是 通 过 拖 曳 缆 中 的动 力 线 实 现 的 ， 为 了
保证 向水下拖体传输足够的电力 ， 提高传输电压 、 降低动
力 线直 流 电阻及 增大 动力 线截 面 积等都 是 常用 的技术 途
径； 传输信号可通过光纤和信号电线来实现 ； 承载拉力是
纤拖 曳缆 的信 号传 输还 包括单 模 光纤拖 曳 缆和 多模 光纤
水 下拖 曳 系统一 般 由水 下 拖 体 、 拖 曳 缆 以及 拖 曳平 台等 组 成 。作 业 时 ， 通 过 拖 曳缆 将 水 下 拖 体 放 入 水 中并 保 持
在 一定 水深 处 、 由拖 曳 平 台 进行 拖 拽 作 业 ， 同时 ， 拖 曳平
表３ 电 力传 输 能 力 检 验 项 目及 方 法 表
（ ３ ） Ｇ Ｊ Ｂ １ ９ １ ６—１ ９ ９ ４ 舰 船 用 低 烟 电缆 和 软 线 通 用
规范。
（ ４ ） Ｇ Ｊ Ｂ １ ２ １ ７—１ ９ ９ １ 电连 接器 试验 方法 。 （ ５ ） Ｇ Ｂ １ １ ８ １ ９—１ ９ ８ ９ 光纤 的一般 要求 。 （ ６ ） Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ０ ８ ２— ２ ０ ０ ８铠 装 电缆用 热镀 锌低碳 钢 丝 。
拉力的任务。拖曳缆质量的优劣不仅关系到水下拖 曳系统是否 能正常工作 ， 更关 系到水下拖体能否顺利 回收 的问题 。本文系统地介绍 了拖曳缆 的检验方 法及注意事项 ， 希冀对于控制拖曳缆的产品质量有所 帮助。
关键词 ： 水下拖曳系统 ； 拖体 ； 拖曳缆 ； 检验
中图分类号 ： Ｔ Ｂ ９ 文献标识码 ： Ａ 国家标准学科分类代码 ： ４ １ ０ ． ５ ５
拖曳式水下机器人(TUV)收放系统技术研究
拖缆进出口通道
分体卷筒1
分体卷筒3
分体卷筒2
图1 分体式卷筒
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.1 排多层流线型拖缆技术
排两层流线型拖缆的工作原理是：当整体式 卷筒排满一层流线型拖缆后，装分体卷筒1，转动 120°，再装分体卷筒2，转动120°，最后装分 体卷筒3，构成完整的排缆卷筒，实现排两层流线 型拖缆。根据这一原理，如果在绞车上设置多个 分体式卷筒，可实现排多层流线型拖缆。每个分 体卷筒上装有便于拆装的把手和固定用的活扣。 卷.1 排多层流线型拖缆技术
整体式卷筒 分体式卷筒
图2 卷筒结构图
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.2排缆技术
由于流线型拖缆在圆柱面的卷筒上排缆 时，流线型拖缆上的导流套容易倾斜，影 响排缆，需要通过人工干预，这样会费工 费时、工作效率低，排缆也不整齐，如图3 所示。
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.1 排多层流线型拖缆技术
拆卸，因此要求其质量轻、强度高，便于装卸。 分体式卷筒由三个带有加强筋的扇形圆环壳组成， 即由分体卷筒1、分体卷筒2和分体卷筒3合并而 成，并设有拖缆的进出口通道，如图1。
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.1 排多层流线型拖缆技术
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.2排缆技术
带导流套的流线型拖缆 导缆槽
排缆器 导流套导边
导流套随边
图4 下部排缆示意图
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.3 智能技术
绞车智能技术包括缆长显示、张力显示、张 力过载报警、自动调速、自动收放等。这些智能 技术可使绞车工作时安全、可靠、效率高。因此， 除在绞车上合理的安装缆长仪、张力传感器等外， 还需有一套智能软件来控制它们。随着电机技术 的发展，变频调速电机的控制技术已经很成熟， 相对液压控制技术，在功率不是很大时，其优势 逐渐显现出来。采用变频调速电机的绞车，不仅 结构简单、安装方便、噪声小，更重要地是，在 智能软件控制下，能够容易做到收放速度的控制、 缆长、张力的测量，实现自动调速、自动收放、 缆长、张力的实时显示和过载报警。
船用拖曳机械的水下作业中的运动控制与感知技术
船用拖曳机械的水下作业中的运动控制与感知技术引言：随着海洋领域的不断发展，船用拖曳机械作为重要的水下作业装备，被广泛应用于海洋资源开发、海底管线敷设、海底考古勘探等领域。
在水下环境中，船用拖曳机械的运动控制和感知技术是确保作业过程稳定、高效进行的关键要素。
本文将从运动控制和感知技术两个方面，探讨船用拖曳机械在水下作业中的重要性及其相关技术应用。
一、运动控制技术船用拖曳机械在水下作业中运动控制技术的应用，可以实现对机械在海洋环境中的运动轨迹和姿态的精确掌控。
运动控制技术主要包括路径规划和导航控制两个方面。
1.路径规划：路径规划是指在给定的海洋作业区域内，通过算法和模型确定机械运动的最佳路径。
在复杂的水下环境中，路径规划需要考虑海底地形、障碍物等因素，以避免机械运动过程中的碰撞和损坏。
常用的路径规划算法包括A*算法、Dijkstra算法等，这些算法可以根据任务需求和船用拖曳机械的特性，生成满足作业要求的优化路径。
2.导航控制：导航控制是指通过传感器和控制器监测和掌控船用拖曳机械的运动状态，并实时调整运动轨迹。
传感器技术在水下作业中起着关键作用，包括GPS、深度传感器、姿态传感器等。
这些传感器能够提供船用拖曳机械的位置、姿态、速度等关键参数，为导航控制提供准确的数据支持。
控制器则根据传感器反馈的数据进行运动控制算法的实时调整，确保机械在作业过程中的稳定性和精确性。
二、感知技术船用拖曳机械的感知技术在水下作业中起着重要作用，它能够通过各种传感器实现对环境的感知和识别，确保作业过程的安全性和效率。
感知技术主要包括水下视觉识别、声学传感和磁力感知三个方面。
1.水下视觉识别：水下视觉识别是指通过在船用拖曳机械上安装摄像头等设备，实时获取水下作业区域的图像信息，并对图像进行处理和分析。
通过图像处理算法，可以实现对水下物体、海底地形等目标进行识别和定位。
水下视觉识别技术可以为作业人员提供准确的环境信息，避免碰撞和损坏，并提高作业效率。
海洋拖曳系统控制技术研究探讨
海洋拖曳系统控制技术研究探讨摘要：本文概括了拖体控制技术、拖缆缆形优化技术等关键控制技术，并对海洋拖曳系统未来的研究方向进行了展望。
为我国海洋拖曳系统的控制技术研究提供了有益的参考。
关键词：海洋拖曳系统；控制技术；综述0 引言海洋拖曳系统作为一种高效的海洋探测平台，随着海洋开发的日益深入，已广泛地被应用于海洋研究、海洋监测、军事探测、水声对抗等诸多领域，并发挥着越来越重要的作用。
通常，海洋拖曳系统由拖体、拖缆和专用绞车等设备组成，拖体内部可搭载温度、盐、压、营养盐及声纳等各种海洋化学元素探测传感器或声、光等物理探测传感器，为现代多种海洋活动提供了难以替代的技术途径与装备保障。
鉴于此，海洋拖曳系统的相关研究成为了现代海洋开发与应用的重要课题之一。
目前，拖曳系统控制的基本思路为安装一定的控制机构，配合使用与之相适应的控制理论及算法，实现海洋拖曳系统的有效控制。
本文将在概括分析了实现系统控制采用的关键技术，并对未来的研究方向进行初步展望。
研究结果将对发展我国的海洋拖曳系统，提高我国海洋开发能力具有一定的参考价值。
1拖体控制技术研究目前，海洋拖曳系统的拖体控制技术主要包括两类: 一是主动控制技术，二是非主动控制技术。
主动控制技术是指系统配置各种先进的控制设备，以控制和调整系统的工作性能; 非主动控制技术是指拖体无主动控制机构，系统深度取决于拖体的重量或安装的固定水翼，当拖曳速度和拖缆长度给定时，系统将具有恒定的深度。
相比两种控制技术而言，主动控制技术具有更好的调节性能，具有更广阔的应用空间，因此也是研究重点。
实现拖体主动控制的主要途径可分为两类: 一是安装水平控制水翼，实现对拖体深度及其俯仰的控制; 二是通过同时对垂直控制水翼和水平控制水翼的调节，实现拖体深度、俯仰、偏航以及侧向位置的控制。
这两种技术途径的共同点，即调节攻角可控制的水翼，产生足够的迫沉力、侧向力，从实现对拖体深度或姿态的控制。
研究表明，相比于拖体俯仰姿态控制而言，保证其横滚稳定性的技术手段相对简单，通过合理设置拖体浮心的位置和配载合适的阻尼力，便可实现。
面向AUV回收控制的水下机器视觉研究的开题报告
面向AUV回收控制的水下机器视觉研究的开题报告
一、研究背景
随着海洋工业的快速发展，水下机器人技术在海洋勘探、海洋资源
开发与利用、水下作业、军事等领域中得到了广泛的应用。
自主水下机
器人(即AUV)的回收控制是水下机器人控制领域中的一个重要问题，它与任务完成能力、机器人的寿命以及环境保护等有着密切的关系。
另一方面，机器视觉技术作为一种获取环境信息的重要手段，其在自主水下机
器人控制中也越来越受到重视。
二、研究目的
本次研究旨在探究面向AUV回收控制的水下机器视觉技术，实现AUV的自主导航、目标检测与定位以及路径规划等关键技术，提高AUV
回收的准确度，从而提高AUV的回收效率和安全性。
三、研究内容与方法
本次研究内容主要包括以下三个方面：
1、AUV回收控制算法设计：本研究基于现有的AUV回收控制方法，进一步优化控制算法，开发出适用于不同环境条件下的AUV回收控制算法，并提高其准确度和可靠性。
2、水下机器视觉技术研究：通过对水下机器视觉技术的研究，包括光线衰减、光线散射、水质变化等对水下机器视觉的影响，以及水下图
像处理和目标检测等关键技术，实现AUV的快速准确的目标检测与定位。
3、系统集成与实验验证：将算法设计和水下机器视觉技术研究进行整合，完成针对AUV回收控制的水下机器视觉系统设计，采用实验验证
的方法测试系统的性能和效果。
四、研究意义
本研究可以优化AUV回收控制算法，提高回收准确度，减少环境污染和资金浪费。
此外，本研究的结果可以为水下机器人控制系统的开发以及海洋勘探、海洋资源开发与利用、水下作业和军事等领域中的自主水下机器人的控制和应用提供技术支持和科学参考。
水下无人机关键技术研究
水下无人机关键技术研究水下无人机是一种可在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作方式、使用机械手或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的装置。
水下无人机（UUV）可分为三大类：一类是有缆水下无人机，习惯称拖曳式水下无人机（简称TUV），一类是遥控潜器(简称ROV)；另一类是无缆水下无人机，习惯称为自治式水下潜器(简称AUV)。
从第一代上世纪60年代的有人深潜器开始，迄今已经过了ROV（70年代）、AUV（80年代）和混合类型的第四代的演进。
一、关键问题及挑战正如所有的科学探索一样，有成功也有失败，其中“海神号”在2014年5月10日探索新西兰克马德克海沟时在水下9990米处失踪，根据后来海面上漂浮的潜水器的碎片分析，可能的情况是，潜水器的陶瓷层在数千米深的海中崩溃。
因此，水下无人机本体所需的各种材料及技术仍需要继续提升。
除上述共性问题外，还有几个特殊问题。
（一）水下无人机控制问题水下无人机是在水中运动的具有六个自由度的刚体，它本身就是一个强耦合的非线性系统;由于在水中运动，水动力(阻力)系数和运动速度的平方成比例;采用螺旋桨推进，推力和螺旋浆转速平方成正比。
这一切使得控制问题变得很困难，特别是要求在定点进行作业时，上述原因造成在零速时的“零增益、零阻尼”现象，使得动力定位控制系统的刚度很难满足定点作业的要求。
这是一个有待研究的问题。
下图是两种水下无人机的控制原理。
（二）TUV和ROV控制系统及结构发展TUV和ROV水下无人机的控制技术既有相同之处，也有不同之处，但两者的控制机理是相同的。
从控制系统结构的角度来看，它们的底层控制相同，只是高层控制有所不同，有缆水下无人机(ROV)控制系统的设备总体上可以分为三部分：水上控制设备：水上控制设备的功能是监视和操作水下载体，并向水下载体提供所需的动力。
水下控制设备：水下控制设备的功能则是执行水面的命令，产生需要的运动以完成给定的作业使命。
脐带电缆：脐带电缆用来传递信息和输送动力。
AUV收放装置的研究设计
ＡＵＶ收放 存储 装置的工作要求 ： （ １ ） 要求能在不大于３ Ｋ ｎ 的航 速条件 下完成ＡＵＶ的布放和回收操作 ； （ ２ ） Ａｕ Ｖ在水 中牵引回收时 的速度不大于０ ． ６ ｍ／ ｓ ； （ ３ ） 具有手动和 自动两种控制方式 ， 自动控制 时收放装置从 存储位至收放位 的运行时 间不大 于８ 分钟 ； （ ４ ） 提供 ＡＵＶ的 存 储 空 间 。
导 向装 置 悬 空 。
４液压 系统 设计
ＡＵＶ收放存储装置各动作 由液压系统驱动， 柱塞泵７ 为恒压变 量泵 ， 给 系 统提 供 恒 定 的压 力 。 平 移 马达 和 头 架 平 移 马达 分 别 控 制 平 移 小 车 和 头架 的平 移 动 作 ， 翻转 油缸 ２ ８ 控 制旋 转 架 的翻 转 动 作 ， 锁紧缸２ ９ 控 制锁 紧装置的开闭 ， 均 由换 向阀控制动作 的启停 和换 向。 绞车马达３ ０ 控制收缆绞车的收放， 由比例换 向阀２ ２ 控制收缆绞
车 的转 速 和 转 向 。
２ Ａ Ｕ Ｖ 收 放存 储装 置 的工作 要求
按 照收 放 装置 的 工作 要 求 ， 释放Ａ ＵＶ时 ， 先控 制 平 移小 车 向外 平移 ， 到位后控制旋转架翻转释放 ， 随后使头架 向外平移 ， 在平移过 程 中打开锁紧油 缸 ， 随后头架继续平移到收放位 ， 此时可 以控制收 放绞车放缆， ＡＵ Ｖ即随缆释放到水中， ＡＵ Ｖ释放完成后按顺序 收回 头架 、 翻转架和平移小 车， 使收放装置复位 。 回收ＡｕＶ时 ， 同样 ， 依 次控制平移小车、 旋转架 、 头架及锁紧缸动作， 使收放装置处于收放 位， 再控制绞车收缆， 回收ＡＵ Ｖ， 安全 阀２ ４ 可以起到控制回收张力 ３收放 存储 装 置的 结构设 计 的作用 ， 防止收缆时张力过大使ＡｕＶ 损坏。 ＡＵＶ随缆 回收回来后 ， 收放存储装置采用斜坡拖带 的回收方式 ， 其主要机械结构包括 控 制 锁 紧 缸 压 紧 ＡＵＶ ， 随 后依 次 控 制 头 架 、 旋 转 架 和 平 移 小 车 回 固定底座 平移架 、 旋转架、 头架、 锁紧装置等 ， 结构外形如 图１ 所示。 收， 使收放装置 回到存放位 。 固定底座采用 １ ０ ａｍ普通船用钢板拼焊成 ， ｒ 两侧硬化导轨及驱 ５电气 控制 系统 设计 动齿条的支撑部分局 部加 强， 底座对平移架前后导 向， 上下左右 限 控制系统主要由Ｐ Ｌ Ｃ 控制器、 开关 、 手柄 、 输出继 电器 、 比例放 位。 平移小 车主要实现将ＡｕＶ沿母船 甲板平面向外平移至尾舷 以 大器、 接近开关等组成 ， 结构关 系如 图２ 所示 。 外， 为旋转下放做好准备 ， 同时平移 小车 为旋转架旋转提供 旋转 支 控制器选用西 门子公司 的￥ ７ － ２ ０ ０ 系列Ｐ Ｌ Ｃ， 根据外部接 口所 点支撑和油缸推力支撑 ， 所有支撑部位采用局部拼焊加强。 旋转架 需的输入量和输出量选择 的Ｐ Ｌ Ｃ 为Ｃ Ｐ Ｕ２ ２ ６ 型和Ｅ Ｍ２ ３ ５ 模拟量扩展 模块。 输 入 设 备包 括 开 关 、 手柄 （ 带 电位 器 ） 、 接近开关， 以及 压 力 、 温 度传感器等 。 Ｐ Ｌ Ｃ 的输 出通过继 电器 与交流接触器及电磁换 向阀连 接， 通 过 比例 放 大器 与 比例 换 向 阀连 接 。 Ｐ Ｌ Ｃ 接收开 关 手柄的控制信号以及接近开关和压力传感器反 馈的位置和压力 检测信号 ， 据此控制 电动机 、 电磁阀 以及比例换 向 阀的动作 ， 从而使油缸和马达按照预定要求运行 。
水下机器人技术研究及应用
水下机器人技术研究及应用一、简介水下机器人是一种特殊的机器人，它主要适用于水下领域的勘测、探测、作业等应用。
随着现代科技的不断发展，水下机器人技术也日益先进。
目前，水下机器人已经广泛应用于深海航行、海底矿产开采、海底光缆铺设等领域。
二、技术研究1.潜水器结构潜水器主要由下面几部分组成：- 船体：用于搭载控制室、动力设备和其他附件的船体。
- 充气室：用于保持潜水器在水下的浮力。
- 排水室：用于液压设备、传动机构、摄像头等设备的放置和保护。
- 接口：用于连接深潜器和远程控制器的电缆；- 传动系统：用于提供前进力和操控力；- 操控手柄：用于操纵潜水器，对潜水器进行前进、后退、升降、左右和旋转等动作的控制。
2.控制系统潜水器控制系统主要由电路系统、通讯系统、操纵系统、图像处理系统等组成。
通讯系统是潜水器和现场指挥部之间的关键连接，负责传输视频信号、遥感信号或其他控制指令。
操纵系统收集操纵者的指令，并通过电动伺服进行控制，帮助潜水器进行全方位的运动。
图像处理系统则是用来处理潜水器拍摄到的海底图像，对海洋环境进行分析和识别。
3.能源系统能源是潜水器的重要性，传统的潜水器使用电池或锂电池作为能源。
但是这种能源供应方式有限，工作时间较短。
近年来，太阳能电池板开始被应用在水下机器人中，它可以利用光能将太阳能转化为电能，提供更为可靠的能源供应。
三、应用领域1.深海海底探测水下机器人可以深入海底，环境恶劣，具体的地形、构造、植被等信息可以通过潜水器的摄像头和其他科学仪器观测。
2.海底资源探测在海底深处的矿产，如油气、钴等都可以通过水下机器人进行探测和开采，实现人类对海洋资源的最大化利用。
3.海洋生物研究水下机器人也可以用于海洋生物的研究，协助科学家们对海洋生态系统的成分、分布、数量等进行调查和研究。
4.海底光缆铺设现阶段大部分的海底通讯、电力设施都需要通过水下机器人实现海底施工和维护，使我们的现代化工业如通讯、交通、能源等可以得到保障。
水下机器人ROV在复杂海域海底节点收放中的应用
2019年4月杨探装备第29卷第2期水下机器人ROV 在复杂海域海底节点收放中的应用刘浩*** 祝杨余淼郭顺林刘 &* "本项研究受国家重大专项2016ZX05024007-001资助”。
**刘浩.1987年出生，工程师。
2009年毕业于西安石油大学勘査技术与工程专业,2015年就读于中国石油大学（华东）工程硕士地质工程专业（在读）现主要从事地震采集工作。
(东方地球物理公司，天津大港300270)刘浩，祝杨，余森.郭顺林，刘磊.水下机器人ROV 在复杂海域海底节点收放中的应用.物探装备,2019,29(2):76-79,83摘要节点仪器作为新兴的地震仪器类型发展迅速，其无缆存储式采集系统相对于有线地震仪和遥测仪，有着轻 便、稳定、高效和低HSE 隐患的特点，尤其是在海底情况比较复杂时，已经越来越受到油田公司和地球物理服务公 司认可和青睐，并得到广泛应用。
同时，随着地震采集行业的发展，在海上地震勘探数据采集中，工区复杂程度越 来越高，并且采集精度要求也越来越高。
那么，如何保证在复杂海域采集作业中满足甲方对点位精度的要求，成为 目前海底节点采集项目的主要难点。
本文主要结合印尼某复杂海域OBN 采集项目应用实例，介绍了 ROV 节点收 放技术及其应用效果。
关键词水下机器人复杂海域海底节点点位精度Liu Hao, Zhu Yang, Yu Miao, Guo Shunlin and Liu Lei. Application of ROV for OBN deployment and retrieval in complicated sea area. EGP,2019,29(2) ：76-79,83Abstract As a new type of seismic instrument,the development of node instruments is very rapid. Relative to seis mograph or telemeter, its cable-free storage type acquisition system is light, stability, high efficiency and low HSE risk, especially in the bottom of the complicated sea situation, has gotten more and more recogn 让ion and favor from oil company and geophysical service company and been widely used. At the same time, with the development of the seismic acquisition industry, the complexity of offshore seismic exploration data acquisition is becoming higher and higher, and the acquisition accuracy requirements are also becoming higher and higher. Then, how to ensure the point accuracy requirements has become to the main difficulty in OBN acquisition project at present. In this paper, the ROV node deployment and retrieval technology and its application effect are introduced with the application ex ample of OBN acquisition project in a complicated sea area of Indonesia.Key words ROV, complicated sea area, OBN, positioning accuracy0引言随着地震采集行业的发展，在海上地震勘探数 据采集中，工区复杂程度越来越高，并且采集精度要求也越来越高。
拖曳式水下机器人(TUV)收放系统技术研究共26页
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 Nhomakorabea。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
拖曳式水下机器人(TUV)收放系统技 术研究
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
探潜声纳用的拖曳式水下机器人
探潜声纳用的拖曳式水下机器人
易杏甫;曹海林
【期刊名称】《声学与电子工程》
【年(卷),期】2005(000)001
【摘要】本文介绍一种探潜声纳用的且不同于以往变深声纳(VDS)基阵平台的拖曳式水下机器人(TUV),阐述了TUV的工作原理和对其开展研究的主要关键技术.【总页数】3页(P34-36)
【作者】易杏甫;曹海林
【作者单位】第七一五研究所,杭州,310012;第七一五研究所,杭州,310012
【正文语种】中文
【中图分类】TB5
【相关文献】
1.航空探潜吊放声纳水下分机浮地设计对载机电子设备的电磁干扰机理分析 [J], 屈也频;叶宙英;贾长生
2.立式翼型主体拖曳式水下潜器的设计及操纵性能 [J], 陈健;吴家鸣;徐瀛;何新英;
3.水面舰艇编队使用拖曳线列阵声纳对潜搜索问题研究 [J], 丁红岩;董晓明
4.探潜神耳:世界先进机载吊放式声纳一瞥 [J], 刘凤景
5.立式翼型主体拖曳式水下潜器的设计及操纵性能 [J], 陈健;吴家鸣;徐灜;何新英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于10吨级USV的拖体收放机构研究
基于10吨级USV的拖体收放机构研究
无人水面航行器(Unmanned Surface Vehicle)简称无人艇(USV),可搭载水下拖曳体(简称拖体)对海洋进行开发和探测,无论在军事还是民用上,都逐渐成为一种普遍方法。
无人艇借助收放系统可以完成对拖体的装载、布放、拖曳及回收。
但限于无人艇平台面积较小、负载能力较弱及海况变化的影响,要求收放装置在满足强度需求的同时具有轻型化的特点,并在收放过程中保持平稳性。
本论文针对以上难点,创新性的提出了基于无人艇平台的改进门架式收放机构,主要研究内容及方法如下:首先,调研了国内外基于各种平台的收放装置,在此基础上对其工作原理进行了分析,并根据收放装置的收放形式进行了归纳分类,分析了其优缺点,为基于10吨级USV的拖体收放机构设计研究提供思路。
其次,根据无人艇及拖体等现实制约条件,结合研究的关键点,提出了改进门架式拖体收放机构。
在给出机构运动简图及工作原理的同时,结合具体尺寸,对该机构展开了三维建模与装配。
再次,在对其静态结构强度进行理论分析的基础上,利用相关软件工具,对机构的结构从质量、强度等方面进行了优化,并验证了收放过程对小艇重心分布及稳定性的影响。
最后,在对收放机构结构进行优化的基础上,进行了运动学与动力学仿真分析。
得到了收放机构的位置变化函数与应力应变,验证了收放机构的大摆幅及强度均符合实际需求。
研究结果表明,该装置可搭载在无人艇上,满足近水面捕捉、结构稳定性等需求,可完成对拖体的收放任务。
本文的研究方法具有一定的普适性,为相关机构的研究提供了借鉴思路。
本文的研究内容也为USV搭载拖体完成海上任务奠定了良好基础。
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2.2排缆技术
带导流套的流线型拖缆 导缆槽
排缆器
导流套导边
导流套随边
图4 下部排缆示意图
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.3 智能技术
绞车智能技术包括缆长显示、张力显示、张 力过载报警、自动调速、自动收放等。这些智能 技术可使绞车工作时安全、可靠、效率高。因此， 除在绞车上合理的安装缆长仪、张力传感器等外， 还需有一套智能软件来控制它们。随着电机技术 的发展，变频调速电机的控制技术已经很成熟， 相对液压控制技术，在功率不是很大时，其优势 逐渐显现出来。采用变频调速电机的绞车，不仅 结构简单、安装方便、噪声小，更重要地是，在 智能软件控制下，能够容易做到收放速度的控制、 缆长、张力的测量，实现自动调速、自动收放、 缆长、张力的实时显示和过载报警。
seasoar W1525 seasoar W1523 自制 自制 自制
单层
电机
15 9.2 7.5
2500×2750×2680 2600×2500×2700 1700×1900×1550 1230×1670×1150 1100×1200×950
6300 5900 2400 1600 850
单层 三层 单层 二层
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.1 排多层流线型拖缆技术
拆卸，因此要求其质量轻、强度高，便于装卸。 分体式卷筒由三个带有加强筋的扇形圆环壳组成， 即由分体卷筒1、分体卷筒2和分体卷筒3合并而 成，并设有拖缆的进出口通道，如图1。
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.1 排多层流线型拖缆技术
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
1 引言
拖缆使用寿命，降低噪声，这一特性对装有各种水 声仪器设备的TUV中具有重要价值。缺点是，如果 是单层排缆，绞车体积大，能耗高。 因此，要提高TUV的技术水平，解决高速、大 深度拖曳，迫切需要解决流线型拖缆的收放及排缆 技术，研究出体积小、重量轻、能耗低、智能化程 度高的绞车和配套使用的收放装置。
液压 电机 电机 电机
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.1 排多层流线型拖缆技术
要减小排流线型拖缆绞车的体积、重量，就 要改变流线型拖缆只能单层排缆的传统思维模式， 通过在两层流线型拖缆间增加隔离层的方式来实 现排多层流线型拖缆，这种隔离层在排缆过程中 应能较为方便的安装和拆卸。根据这种思路，卷 筒设计成包括整体式卷筒和分体式卷筒的两种形 式，整体式卷筒为金属材料，固定在绞车车体上； 分体式卷筒材料以玻璃纤维增强塑料为主，在收 放流线型拖缆时可以在绞车上安装和
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
1 引言
目前，国内外都在加快水下机器人的研制步伐， 作为水下机器人的一个分支——拖曳式水下机器人 （简称TUV），正在逐渐向高速、大深度方向发展， 而要提高TUV的技术水平，必须解决收放技术中存在 的问题。在TUV中，拖缆形式主要有两种：一种是裸 缆，第二种是在裸缆上加装流线型体（如导流套）形 成的流线型拖缆。两种拖缆各有优缺点，裸缆收放简 单，绞车体积小，但拖曳时阻力大、振动剧烈而降低 拖缆寿命，缆深比大。流线型拖缆拖曳时阻力小，可 减小振动，缆深比小，能提高TUV运载平台的下沉深 度，工业延长拖缆使用寿命，降低噪声，这一特性对
拖曳式水下机器人（TUV） 收放系统技术研究
何志强 易杏甫 周凯 康勇 （第七一五研究所 杭州 310012）
• 摘要：本文阐述了拖曳式水下机器人收放 系统技术，包括流线型拖缆的排缆技术、 收放技术，排多层流线型拖缆的智能绞车。 通过对拖曳式水下机器人收放系统技术的 研究，为拖曳式水下机器人、拖曳声纳的 收放技术提供有益参考。 • 关键字：TUV 排缆技术 收放技术
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2 收放技术研究
TUV的收放技术研究一般包括用于拖缆收放、 存储、拖曳的绞车和对水下运载平台进行投放和 回收的收放装置。本文所述的研究内容正是这两 方面的关键技术。
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2.1 排多层流线型拖缆技术
传统的绞车排流线型拖缆只能采用单层排缆， 导致绞车体积、重量、功耗都偏大，严重影响了 系统的适装性。如代表当今世界拖曳式多参数剖 面测量统水平的英国SEASOAR拖曳式水下机器 人，其所用单层排流线型拖缆绞车，体积重量很 大。
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2.2排缆技术
导流套易倾斜 光面卷筒 流线型拖缆
排缆器
图3 上部排缆示意图
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.2排缆技术
解决导流套倾斜的最好办法是在整体式 卷筒及分体式卷筒上都设计导缆槽，使流 线型拖缆上的导流套导边顺利地进入导缆 槽中。如果流线型拖缆从卷筒下部排出和 排入，在重力作用下，导流套导边朝上， 随边朝下，经过排缆器后，顺利进入导缆 槽而不会倾斜，排缆效果最好，不需人工 干预，如图4所示。
拖曳式水下机器人（TUV）收放系统技术研究
2.1 排多层流线型拖缆技术
整体式卷筒 分体式卷筒
图2 卷筒结构图
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2.2排缆技术
由于流线型拖缆在圆柱面的卷筒上排缆 时，流线型拖缆上的导流套容易倾斜，影 响排缆，需要通过人工干预，这样会费工 费时、工作效率低，排缆也不整齐，如图3 所示。
拖缆进出口通道 分体卷1 分体卷筒3
分体卷筒2
图1 分体式卷筒
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2.1 排多层流线型拖缆技术
排两层流线型拖缆的工作原理是：当整体式 卷筒排满一层流线型拖缆后，装分体卷筒1，转动 120°，再装分体卷筒2，转动120°，最后装分 体卷筒3，构成完整的排缆卷筒，实现排两层流线 型拖缆。根据这一原理，如果在绞车上设置多个 分体式卷筒，可实现排多层流线型拖缆。每个分 体卷筒上装有便于拆装的把手和固定用的活扣。 卷筒结构如图2。
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2.1 排多层流线型拖缆技术
表1 排流线型拖缆绞车对照表 流线型 拖缆直径 拖缆长 (mm) 度（m） 750 750 850 200 200 8．25 8．25 8．41 8.25 8.25 绞车 排缆 形式 驱动 方式 功率 (kW) 外形尺寸(mm) 重量 (kg)