解決傳統(tǒng)難題 開創(chuàng)技術新路
在海底觀測領域，已有大量關于傳統(tǒng)水下機器人構型(AUV、ROV)的研究工作，同時也有諸多輪式和腿式機器人的探索。然而現(xiàn)有技術方案仍存在明顯局限性。輪式和腿式機器人在面對崎嶇地形時，往往受到障礙物和傾斜表面的限制，嚴重影響其性能發(fā)揮。而懸浮式機器人雖然具有較強的復雜地形通過能力，但在近海底運動與作業(yè)時，尤其是上升過程中，容易引起沉積物擾動，導致泥沙再懸浮，降低觀測能見度。這些問題凸顯了目前水下機器人方案的不足。 基于對這些技術難題的深入研究，王剛教授團隊經(jīng)過持續(xù)攻關，成功開發(fā)出具有創(chuàng)新性的MUV系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過獨特的構型設計、先進的環(huán)境感知技術和精準的運動控制方法，成功克服了傳統(tǒng)水下機器人難以兼顧機動性和環(huán)境低擾動的技術瓶頸。在南海實地海試中，團隊全面驗證了相關理論與方法的有效性，使近海底環(huán)境觀測距離達到了厘米級別。
MUV三大創(chuàng)新突破詳解
1.提高MUV對于海底環(huán)境的適應性
針對傳統(tǒng)水下機器人在近海底運動時導致泥沙再懸浮的問題，研究團隊提出了創(chuàng)新性的MUV構型方案。該方案采用工程化設計思路，通過獨特的推進裝置構型設計，成功優(yōu)化了機器人上升時的尾流分布特性，最大程度降低了對底部沉積物的擾動。這種設計在保持卓越運動性能的同時，實現(xiàn)了在海底復雜地形中的高效運動和精準觀察能力。
2.提升MUV對于外界干擾的感知能力
在近海底運動過程中，MUV的整體穩(wěn)定性至關重要，特別是當與海底距離極近時，即使是瞬時的失穩(wěn)也可能導致觸底事故，造成任務失敗或設備損壞。為確保MUV的穩(wěn)定性，研究團隊采用了精確的模型辨識技術，全面獲取敏捷水下機器人的動態(tài)特性。這使得MUV能夠在復雜的流場環(huán)境中，準確識別流場對其運動趨勢的影響。
同時，團隊構建了低噪聲的角加速度反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)了對MUV所受外界干擾的實時監(jiān)測。經(jīng)過嚴格的試驗驗證，該系統(tǒng)能夠有效應對相當于MUV自身重量30%的重物下墜所產(chǎn)生的瞬時沖擊干擾，有力保證了MUV在近海底環(huán)境中的運動穩(wěn)定性。通過這些技術措施的綜合應用，研制的MUV樣機展現(xiàn)出敏銳的外界干擾感知能力和快速調(diào)整能力，確保了其在復雜多變的海底環(huán)境中保持穩(wěn)定運行，顯著提升了水下機器人近海底運動的安全性和可靠性。
3.提高MUV對于海底復雜地形的適配性
針對MUV的特殊構型特點，研究團隊開發(fā)了一種創(chuàng)新性的考慮姿態(tài)限制的軌跡跟蹤算法。該算法充分利用MUV的全姿態(tài)控制能力，使其能夠在復雜地形中靈活調(diào)整自身姿態(tài)，更好地適應各類地形變化。例如，在通過狹窄縫隙和崎嶇地形時，MUV可以通過精確調(diào)整旋轉姿態(tài)角，確保順利通過，為海底探測工作提供了極大便利，有效提升了在復雜海底環(huán)境中的作業(yè)能力。
