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項目成果/簡介: 經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)AUV研究已取得長足進(jìn)展，然而仍存在可靠性差、智能水平低等問題，難以應(yīng)對復(fù)雜海底環(huán)境，不能滿足我們對高效率作業(yè)和長期自主性的迫切需求。為解決上述關(guān)鍵問題，中國海洋大學(xué)致力于研發(fā)面向長航程深海觀測任務(wù)的具有數(shù)據(jù)驅(qū)動能力的新一代AUV系統(tǒng)。在結(jié)合自主導(dǎo)航系統(tǒng)精確定位與高性能的運動控制基礎(chǔ)上，根據(jù)AUV調(diào)查任務(wù)需求，通過對海量高維觀測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征實行快速分析，賦予AUV系統(tǒng)對航行路徑的智能決策能力，極大提升了海洋調(diào)查任務(wù)實施的質(zhì)量與效率。 “旗魚”系列AUV是具備高智能性、自主性、靈活性的自主式水下機(jī)器人，在海洋科學(xué)研究、資源調(diào)查、應(yīng)急搜救等民用領(lǐng)域，以及情報偵測、探雷滅雷、戰(zhàn)場支援等軍事領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。旗魚系列AUV具備如下優(yōu)點： （1）易操作，具有圖形化的任務(wù)界面使得任務(wù)規(guī)劃過程簡單快捷； （2）易布放和收回，三型AUV都配備專用布放回收吊鉤，用戶可以使用簡易回收桿手動使?jié)撈髋c母船吊放機(jī)構(gòu)建立連接； （3）大航程，可選高配置電池艙，續(xù)航力可增加50%； （4）高航速，水動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計，航速最高可達(dá)5節(jié)； （5）高可靠性，聲學(xué)跟蹤功能、AUV纏繞物切斷與自主擺脫、冗余自救設(shè)計、硬件軟件設(shè)計和測試等，確保系統(tǒng)高可靠性； （6）模塊化設(shè)計，系統(tǒng)包含基本配置與用戶自定義配置，可根據(jù)任務(wù)要求更換模塊化任務(wù)艙段。項目階段:小試、中試階段效益分析:民用市場：未來5年，AUV年需求量5~10倍的增長，集中在海洋漁業(yè)、港口安防、近海能源設(shè)施無人值守、海洋工程服務(wù)、海洋觀測網(wǎng)等。軍用市場：隨著新式作戰(zhàn)模式的確立，將有爆發(fā)時發(fā)展，未來海上戰(zhàn)爭逐漸走向無人化，各種海洋機(jī)器人武器系統(tǒng)將大量裝備。潛在合作單位：青島澎湃海洋探索技術(shù)有限公司、青島海力旭機(jī)電科技有限公司、青島華通軍工投資有限公司、杭州騰海科技有限公司等。知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權(quán)知識產(chǎn)權(quán)編號:ZL200810237864.X 201510789501.7技術(shù)成熟度:通過中試技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)AUV研究已取得長足進(jìn)展，然而仍存在可靠性差、智能水平低等問題，難以應(yīng)對復(fù)雜海底環(huán)境，不能滿足我們對高效率作業(yè)和長期自主性的迫切需求。為解決上述關(guān)鍵問題，中國海洋大學(xué)致力于研發(fā)面向長航程深海觀測任務(wù)的具有數(shù)據(jù)驅(qū)動能力的新一代AUV系統(tǒng)。在結(jié)合自主導(dǎo)航系統(tǒng)精確定位與高性能的運動控制基礎(chǔ)上，根據(jù)AUV調(diào)查任務(wù)需求，通過對海量高維觀測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征實行快速分析，賦予AUV系統(tǒng)對航行路徑的智能決策能力，極大提升了海洋調(diào)查任務(wù)實施的質(zhì)量與效率。 “旗魚”系列AUV是具備高智能性、自主性、靈活性的自主式水下機(jī)器人，在海洋科學(xué)研究、資源調(diào)查、應(yīng)急搜救等民用領(lǐng)域，以及情報偵測、探雷滅雷、戰(zhàn)場支援等軍事領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。旗魚系列AUV具備如下優(yōu)點： （1）易操作，具有圖形化的任務(wù)界面使得任務(wù)規(guī)劃過程簡單快捷； （2）易布放和收回，三型AUV都配備專用布放回收吊鉤，用戶可以使用簡易回收桿手動使?jié)撈髋c母船吊放機(jī)構(gòu)建立連接； （3）大航程，可選高配置電池艙，續(xù)航力可增加50%； （4）高航速，水動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計，航速最高可達(dá)5節(jié)； （5）高可靠性，聲學(xué)跟蹤功能、AUV纏繞物切斷與自主擺脫、冗余自救設(shè)計、硬件軟件設(shè)計和測試等，確保系統(tǒng)高可靠性； （6）模塊化設(shè)計，系統(tǒng)包含基本配置與用戶自定義配置，可根據(jù)任務(wù)要求更換模塊化任務(wù)艙段。

多功能水下機(jī)器人 該系列ROV系統(tǒng)可集成豐富多樣的檢測傳感器和工具組件，滿足近岸調(diào)查、海事安防、科學(xué)研究、長距離隧洞檢測和海洋工程服務(wù)等行業(yè)項目應(yīng)用需要。 水下航行器（AUV） 水下航行器是一種可替代人類在大深度海洋環(huán)境進(jìn)行水下作業(yè)的自主式機(jī)器人，擁有深水工作能力（0m-1500m）以及完全自主航行能力、能夠攜帶多種傳感器高效率完成水下探測、目標(biāo)搜索、地形地貌勘測、科研考察、搜救打撈、海洋探測等任務(wù)，水下多功能AUV多用于水下拍攝、搜索、定位，橋梁檢測，船損檢測，輔助蛙人整體性能指標(biāo)已達(dá)到世界一流先進(jìn)水平。    

自主水下航行器是一種可替代人類在大深度海洋環(huán)境進(jìn)行水下作業(yè)的自主式機(jī)器人，擁有深水工作能力（0m-1500m）以及完全自主航行能力、能夠攜帶多種傳感器高效率完成水下探測、目標(biāo)搜索、地形地貌勘測、科研考察、搜救打撈、海洋探測等任務(wù)，水下多功能AUV多用于水下拍攝、搜索、定位，橋梁檢測，船損檢測，輔助蛙人整體性能指標(biāo)已達(dá)到世界一流先進(jìn)水平。

目前國內(nèi)外企業(yè)只能生產(chǎn)執(zhí)行特定任務(wù)的專用無人船，應(yīng)用范圍窄，難于加載日益增長的智能級別的任務(wù)，不利于用戶的集成開發(fā)應(yīng)用。針對這一市場需求，本產(chǎn)品定位于研發(fā)通用型的無人智能航行器，基于實時仿真測控平臺，面向感知數(shù)據(jù)融合模型解算框架，支撐復(fù)雜智能任務(wù)算法研究，支持Matlab/Simulink實時仿真測控引擎，滿足高端研發(fā)環(huán)節(jié)需求。采用開放式接口，響應(yīng)終端用戶的定制化需求，用戶可以根據(jù)自行調(diào)整配置、加載任務(wù)系統(tǒng)，部署到實際環(huán)境在線調(diào)試，極大提高了工作效率，縮短了研發(fā)周期。

本發(fā)明公開了一種水下航行器，包括殼體及安裝在殼體上的葉輪組件，殼體內(nèi)安裝有陀螺組件，陀螺組件包括陀螺支架和控制力矩陀螺群，控制力矩陀螺群包括四個單框架控制力矩陀螺，每個單框架控制力矩陀螺均包括單框架、陀螺轉(zhuǎn)子、單框架轉(zhuǎn)軸、單框架驅(qū)動電機(jī)和陀螺轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)，單框架驅(qū)動電機(jī)安裝在陀螺支架上并通過單框架轉(zhuǎn)軸驅(qū)動單框架旋轉(zhuǎn)，陀螺轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)和陀螺轉(zhuǎn)子均安裝在所述單框架上并且所述陀螺轉(zhuǎn)子通過所述陀螺轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的控制力矩陀螺群能夠提供連續(xù)光滑的輸出力矩，這滿足了航行中對敏捷性和精確性的要求，

本發(fā)明公開了一種基于自主水下航行器的水面輔助機(jī)器人，包括水面輔助裝置，水面輔助裝置由隨自主水下航行器同步移動的能源補(bǔ)給裝置和無線信號中繼裝置構(gòu)成；能源補(bǔ)給裝置和無線信號中繼裝置均通過纜線與自主水下航行器相互連接。能源補(bǔ)給裝置和無線信號中繼裝置均設(shè)置在船型結(jié)構(gòu)機(jī)器人機(jī)身上；機(jī)器人機(jī)身內(nèi)設(shè)置有控制系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、纜線管理系統(tǒng)、追蹤導(dǎo)航系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)；控制系統(tǒng)分別與無線信號中繼裝置等信號連接；并通過控制無線信號中繼裝置、能源補(bǔ)給裝置、運動系統(tǒng)、纜線管理系統(tǒng)、追蹤導(dǎo)航系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)實現(xiàn)水面輔助機(jī)器人與自主水下航行器保持在水平方向上的同步移動；能源補(bǔ)給裝置分別與無線信號中繼裝置等電連接。

本發(fā)明公開了一種微型自主式水下航行器，包括機(jī)身、安裝在機(jī)身上的推進(jìn)單元和控制單元，所述機(jī)身的底面中部為導(dǎo)流區(qū)，所述推進(jìn)單元包括多臺橫置在導(dǎo)流區(qū)周邊用以控制水流進(jìn)出導(dǎo)流區(qū)下方的雙向推進(jìn)器，所述機(jī)身依靠導(dǎo)流區(qū)與水流之間的作用力而升降。本發(fā)明的微型自主式水下航行器，不僅使運動更加靈活，還可使航行器直接垂直方向運動即上浮或下潛，動力也更加充足，并且有效簡化了航行器的結(jié)構(gòu)，控制過程也更簡單，提高了工作效率和工作質(zhì)量，本發(fā)明在上升和下沉過程中，可以沒有水平的移動，從而使機(jī)身運行更平穩(wěn)，定位更準(zhǔn)確。

仿生飛烏賊軟體跨海空航行器首次提出軟體跨海空航行理念 仿生樣機(jī)自由在水下和空中穿梭航行，與麻省理工大學(xué)Media lab合作研究成果軟體跨海空航行器發(fā)表在機(jī)器人領(lǐng)域的頂級會議 International Conference on Robotics and Automation（ICRA 2019 第一作者）。鐵路隧道排水系統(tǒng)巡檢機(jī)器人根據(jù)鐵路隧道排水系統(tǒng)的實際環(huán)境，設(shè)計一款巡檢機(jī)器人，能夠在水下、水面、淤泥等復(fù)雜情況下行 走。巡檢機(jī)器人攜帶一個高清攝像頭，通過與機(jī)械臂的緊密配合，能夠?qū)﹁F路隧道排水系統(tǒng)的側(cè)溝、中 心溝，以及側(cè)旁的盲管入口進(jìn)行有效的觀測。通過多傳感器融合技術(shù)實現(xiàn)巡檢機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中作業(yè)， 并且實時傳輸攝像頭、傳感器等反饋的數(shù)據(jù)，為使用者提供隧道內(nèi)部環(huán)境的檢測信息

項目所屬科技領(lǐng)域為海洋裝備技術(shù)。項目突破了小型化混合驅(qū)動水下滑翔機(jī)大深度、長航程、高精度等關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)明了小型化大容量浮力精準(zhǔn)調(diào)節(jié)裝置、海洋溫差能驅(qū)動裝置及螺旋槳與浮力調(diào)節(jié)混合驅(qū)動裝置，引領(lǐng)了新型水下滑翔機(jī)技術(shù)發(fā)展。已授權(quán)中國發(fā)明專利21項、美國專利1項，發(fā)表論文68篇。研制成功系列化產(chǎn)品，應(yīng)用于我國重大工程和海洋科學(xué)研究，取得顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為國家海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提升海洋國防能力做出重大貢獻(xiàn)。