一、简述水下机器人定深控制回路的基本工作原理
水下机器人运动控制的主要参数是深度,高度,航行速度,航向角及位置等。水下机器人任意一个自由度的运动都和其它自由度运动有关,也就是数在6个自由度之间存在交叉耦合,这也是水下机器人控制的主要难点之一。大多数情况下,为了讨论问题方便,又不是问题复杂化,假设水下机器人在垂直面和水平面之间的耦合很小,可以忽略不计,分别考虑垂直面和水平面运动,因为机器人的最基本运动方式是保持或改变航向,保持或改变深度。改变航向时,其重心在水平面内运动;改变深度时,其重心在垂直面内运动。此处,对高度,航行速度,航向角及位置参数采用单回路闭环控制,而不考虑各自由度之间的耦合。
在不同的水下机器人中,需要实现闭环控制回路的数量是不一样的。一般说来,深度回路,高度回路和航向角回路需要闭环控制,这些闭环回路简称自动定深,自动定高和自动定向。此外,在某些机器人中,距离闭环回路(水下机器人相对目标的距离,也称自动定距)和位置闭环回路(也称自动定位)也需要闭环控制。
水下机器人控制回路的一个重要指标是控制精度。它指回路输出复现给定值的精确程度。而水下机器人的控制精度在很大程度上取决于传感器。目前,自动定深的精度可达到深度的0.1%-0.2%;自动定向的精度可以达到1-2度。
水下机器人常用的测速元件是计程仪。计程仪有两种,一是涡轮式计程仪,另一个是多普勒计程仪。前者主要适用于海流很小的场合,如深海和海底,它给出的是水下机器人载体相对于海水的速度;在海流较大的场合,涡轮式计程仪输出值是机器人相对于海流的速度。涡轮式计程仪的缺点是精度低,死区大。而多普勒计程仪测速精度一般高于涡轮计程仪,它利用声学测速原理测量水下机器人相对于海底的速度,对速度积分后就可以得到行程。
二、AUV的介绍
无缆水下机器人的英文缩写。水下工程设备,水下机器人的一种。习惯称为自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)。水下机器人主要分为两大类:一类是有缆水下机器人,习惯称为遥控潜器(Remote Operated Vehicle,简称ROV);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)。自主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。
三、85年“海人号”机器人下潜深度
正确答案是199米,是在1985年,由蒋新松任总设计师的中国第一台水下机器人“海人一号”样机首航成功。
后来863计划实施后,在1995年,海人一号(CR-01)6000米级下潜成功,使中国成为当时世界上少数几个拥有6000米级水下机器人的国家。