遙控潛水器（ROV）與處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的車(chē)庫(kù)式中繼器在水下環(huán)境中的對(duì)接一般采用人工遙控操作,依賴(lài)操作人員的經(jīng)驗(yàn),危險(xiǎn)性較高。故有必要實(shí)現(xiàn)ROV與中繼器的自動(dòng)對(duì)接,本文主要針對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,即ROV自動(dòng)跟蹤中繼器運(yùn)動(dòng)軌跡的問(wèn)題,提出了如下方案:基于單目視覺(jué)技術(shù)估計(jì)ROV與中繼器相對(duì)位置和姿態(tài),再利用滑模變結(jié)構(gòu)控制實(shí)現(xiàn)ROV對(duì)中繼器軌跡的跟蹤。該方案具有成本低、精度較高等優(yōu)點(diǎn),其中涉及圖像處理、控制律設(shè)計(jì)和建模仿真等技術(shù),本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:基于剛體理論建立了ROV運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的一般方程,分析了ROV在運(yùn)動(dòng)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(duì)11000米“龍皇”號(hào)ROV的水動(dòng)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(duì)基于單目視覺(jué)獲取ROV與中繼器相對(duì)位置和姿態(tài)的問(wèn)題,基于Visual Studio開(kāi)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(shí)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(guò)對(duì)真實(shí)水下圖像的處理,驗(yàn)證了該算法可以準(zhǔn)確識(shí)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(biāo)... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

KAIKO和Nereus潛水器Fig.1-1KAIKOandNereusunderwaterVehicle

捕捉式對(duì)接

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文Fig.1-2 Docking with passive latch式對(duì)接式對(duì)接是指對(duì)接裝置采用導(dǎo)向罩或者籠箱等結(jié)構(gòu)形式對(duì)潛水器水器進(jìn)入對(duì)接管或者對(duì)接箱籠內(nèi)完成對(duì)接。由于這種方案捕捉裝對(duì)潛水器有更佳的保護(hù)性，故目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者多采用該種方式。對(duì)接，以該方式對(duì)接時(shí)需要潛水器沿導(dǎo)向罩軸線方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)于了更高的要求。由 Woods Hole 海洋研究所研制的 REMUS 對(duì)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(jìn)行對(duì)接，連接進(jìn)行充電和信息交互。國(guó)內(nèi)哈爾濱工程大學(xué)水下機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室采征點(diǎn)估算 AUV 和對(duì)接裝置的位姿信息，從而引導(dǎo) AUV 進(jìn)行對(duì)圖。而浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室則采用單點(diǎn)光源引導(dǎo)圖 1-3 右圖。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]深海作業(yè)型ROV水動(dòng)力試驗(yàn)及運(yùn)動(dòng)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(jué)空間目標(biāo)位姿測(cè)量算法研究[D]. 童張海.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3354386