面臨卑劣的水下環(huán)境，人類(lèi)的潛水深度有限，水下機(jī)器人應(yīng)時(shí)而生，可正在高度危險(xiǎn)環(huán)境、被污染環(huán)境和零可見(jiàn)度地區(qū)取代人工正在水下好長(zhǎng)時(shí)間功課。
水下機(jī)器人自20世紀(jì)后半葉誕生起，正在海洋資源開(kāi)辟、海洋法律取證、科學(xué)研究和軍事等行業(yè)獲得遍及的利用，近年來(lái)，比擬典范的例子有2013年伍茲霍爾海洋研究所的水下機(jī)器人探求法航航班殘骸的義務(wù)，2014年“藍(lán)鰭金槍魚(yú)”號(hào)履行探求馬航殘骸的義務(wù)。
水下機(jī)器人可分為無(wú)人水下機(jī)器人（UUV）和載人水下機(jī)器人（HOV），而UUV可分為有纜遙控水下機(jī)器人（ROV）和無(wú)纜自治水下機(jī)器人（AUV）2大類(lèi)。
因?yàn)樗颅h(huán)境特別，AUV一般要本身攜帶能源正在水下功課，功課時(shí)長(zhǎng)和續(xù)航力均有研制，需要對(duì)其收受接管，開(kāi)展保護(hù)保障、能量填補(bǔ)和信息讀取，是以高效的收受接管功課是輪回行使水下機(jī)器人的重要保障，收受接管安裝的控制系統(tǒng)更是亟待打破的關(guān)鍵技術(shù)。
華中科技大學(xué)緩國(guó)華傳授團(tuán)隊(duì)以腹部功課型水下遙控機(jī)器人（ROV）為研討工具，已完成遙控形式下的各項(xiàng)功效開(kāi)辟、對(duì)接、收受接管義務(wù)和肯定的自動(dòng)控制試驗(yàn)，水池試驗(yàn)的對(duì)接收受接管成功率為90%擺布。
為了進(jìn)步海洋資源的開(kāi)辟本領(lǐng)，建立海洋強(qiáng)國(guó)，必需大力發(fā)展我國(guó)海洋手藝，特別是深海探測(cè)、運(yùn)載及功課手藝。水下機(jī)器人則是海洋資源的勘察和開(kāi)辟的主要東西之一。
近年來(lái)，UUV遍及應(yīng)用于海洋探測(cè)、開(kāi)辟、搜救等行業(yè)。智能水下機(jī)器人作為高效率的水下事情平臺(tái)正在海洋開(kāi)辟和哄騙中起著至關(guān)重要的作用。針對(duì)水下龐雜多變的環(huán)境和無(wú)纜型UUV動(dòng)力受限、掌握龐雜等近況，UUV的接納成為必需處理的困難。
現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外適用于對(duì)接及接納UUV的腹部功課水下機(jī)器人的功課體例主要為多機(jī)械手協(xié)同抓取或液壓U型架夾持，這一些體例存在節(jié)制難度高、體積大、易導(dǎo)致海洋環(huán)境污染等錯(cuò)誤謬誤。
針對(duì)無(wú)人水下機(jī)器人（UUV）的接納使命請(qǐng)求，研制開(kāi)發(fā)一臺(tái)新式腹部功課型水下遙控機(jī)器人（ROV）。腹部功課型ROV不同于普通的依靠機(jī)械手功課的傳統(tǒng)ROV，其經(jīng)過(guò)腹部功課機(jī)構(gòu)完成取UUV的水下對(duì)接取接納，具有體積小、污染低、功耗低等長(zhǎng)處。而性能牢靠的控制系統(tǒng)是腹部功課型ROV完成指定使命的條件和保障。
新研的腹部功課型ROV由水面監(jiān)控臺(tái)、臍帶纜和ROV本體3個(gè)局部構(gòu)成，整體布局如圖1所示。腹部功課型ROV正在開(kāi)展UUV捕捉收受接管功課使命時(shí)，首先依據(jù)水面監(jiān)控計(jì)算機(jī)顯示的水下視頻信息操縱手操盒，驅(qū)動(dòng)ROV本體活動(dòng)，探求并靠近UUV；操縱ROV使其腹部功課機(jī)構(gòu)錐形導(dǎo)向筒取UUV的底部對(duì)接桿對(duì)接；操縱腹部功課機(jī)構(gòu)電動(dòng)推桿，鎖緊UUV對(duì)接桿，完成捕捉使命。
圖 1 腹部功課型ROV體系整體構(gòu)造
腹部功課型ROV掌握系統(tǒng)分為水面集控臺(tái)和水下掌握器2絕多數(shù)，以一體化工業(yè)加固計(jì)算機(jī)為水面監(jiān)控單位，PC104嵌入式工業(yè)掌握計(jì)算機(jī)為水下主控單位，各驅(qū)動(dòng)板為驅(qū)動(dòng)單位的掌握系統(tǒng)架構(gòu)，如圖2所示。
圖 2 水面監(jiān)控軟件運(yùn)轉(zhuǎn)界面圖
經(jīng)由過(guò)程對(duì)腹部功課型ROV的六自由度空間活動(dòng)方程舉行簡(jiǎn)化，獲得水平面主動(dòng)定向節(jié)制傳遞函數(shù)，并設(shè)計(jì)了基于夾雜靈敏度的H∞魯棒主動(dòng)定向節(jié)制器。Simulink仿真結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)PID節(jié)制器和恍惚節(jié)制器，H∞魯棒主動(dòng)定向節(jié)制器具有更好的靜靜態(tài)性能，正在參數(shù)存正在肯定攝動(dòng)的情況下仍表現(xiàn)出優(yōu)越的魯棒性。
通信單項(xiàng)試驗(yàn)、體系聯(lián)調(diào)試驗(yàn)、對(duì)接及接納使命水池試驗(yàn)（圖3和圖4）、主動(dòng)定向試驗(yàn)表白，腹部功課型ROV具有優(yōu)秀的水平面活動(dòng)本領(lǐng)，即便初始艏向角毛病較大，對(duì)接接納的成功率仍可達(dá) 90%，其可靠性和實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可以知足UUV接納使命的請(qǐng)求。
圖3 對(duì)接過(guò)程中
圖4 對(duì)接勝利后起吊出水