1、1 中文 3800 字， 2900 单词， 14500 英文字符 利 用 旋 转 推 进 器 盘 旋 的 新 型 水 下 机 器 人 的 发 展 SJ ， SL， JK， JK and TWS 摘要 在 水 下 环 境 中 ， 有许 多 有 害 的 海 洋 生 物 ， 如海 星 。 由 潜 水员 来 消 除 这种 生物 是 危险 和 低 效 的 。 本 文 提 出 了一 种 新 颖 的 遥 控 潜 水 器 （ ROV） 平 台 ， 对 于 机 器 人的 应 用 ， 以捕 捉有 害 的 海 洋 生 物 。 所 提 出的 水 下 机 器 人 平 台 有 4 个可 旋 转 推 进 器 来 实 现 悬
2、 停运 动 ， 克 服海 流和 机 械 手 的 反 作 用 力 。 提出 了 设 计 过 程 并 且 基 于 设计 的 原 形 进 行 了 组 装 。 完成 了 动 态 模型 的推 导 而 且 综 合 了 基 于 逆 推原 理 的 非 线 性 控 制 器 。 仿真 的 结 果 表 明 了 悬 停 运 动 ， 可 以 保 持静 态位置和机器人克服海流运动方向的可能性。 介绍 许多 移 动 领 域 的 机 器 人 最 近被 设 计 为 在 困 难 的 环 境 中开 展 各 种 任 务 。 移 动 领 域 的机 器 人 可以 帮 助 工 人 进 行 危 险 的 活动 。 水 下 对 于 人 类 来
3、说 是比 较 困 难 的 环 境 。 各 种 水下 机 器 人 已经 开发进行水下的任务，如海洋生态，深海的勘探，海底的挖掘，以及海底管道的检验。 韩国 南 部 的 海 岸 由 于 海 星 面临 相 当 大 的 麻 烦 ， 这 是 入侵 物 种 而 且 是 惊 人 的 食 客 。 最 重要 的是，作为一种非食肉动物，阿穆尔海星，如图（ a）所示，对于贝类造成了显著破坏。海 星胃 口 很 大 ， 并 且 有 很 好 的繁 殖 潜 力 和 再 生 能 力 。 它在 韩 国 海 域 不 存 在 自 然 天敌 也 是 一 个突 出的问题。联合国（ UN）和国际海事组织（ IMO）已经把还行列为全球有害
4、生物之一。 水产 养 殖 者 和 潜 水 员 不 断 向消 灭 海 星 。 一 个 潜 水 员 一天 可 以 手 工 采 集 100kg 海星 ， 如图 1（ b）所示。然而，这项工作非常辛苦，而且效率低下。水下工作总是会有意外的风险和减 2 压病。用潜水器潜水中，一个潜水员利用一个空气储蓄器可以下潜 30-40 分钟和深达 20 的 深度 。 往 往 一 个 水 下 任 务 结束 后 ， 一 些 潜 水 员 就 会 抱怨 肌 肉 骨 骼 病 ， 皮 肤 病 ， 和 排 尿 困 难的 疾病等 。 韩 国 女 子 潜 水鱼 ， Haenyeo， 屏气潜 水者 。 一个 这 样 的 潜 水 员 可
5、以 在 深 达 10 米的 水中 通 过 摒 住 呼 吸 潜 水 1 分钟 。 她 们 都 患 有 慢 性 头 痛和 肌 肉 骨 骼 疾 病 ， 因 为 每天 都 要 反 复潜 水 5-6 小时 9。 现有 的 水 下 机 器 人 可 以 被 认为 是 此 类 人 物 的 替 代 方 法 ， 但 是 该 机 器 人 还 没有 进 行这 类 工 作的 优化 。 大 部分 小 巧 的 水下 机 器 人 被 开 发 用 作 检 查工 作 ， 他 们 的负 载 较 低 。 执 行 特 殊 的 水 下任 务 需 要 悬 停 能 力 。 海 流和 机 械 手 的 反 作 用 力 是 主要 的 障 碍 。
6、机 器 人 平 台 可以 在 工 作 区内 保 持 运 动 和 方 向 ， 避 免 这 些障 碍 。 坂 上 先生 等 使 用 旋转 浮 标 来 控 制 水 下 运 载 机械 手 。 这 个 系 统只 有 一 个 自 由 度 。 Doniec 等 使 用 了 内 置 于 机 器 人中 的移 动 电 源 来 控 制 俯 仰 角 。 由 于 电 池 重 量的限制它的载荷较低。 本文提出了一种具有 4 个可转动推进器来同时保持位置和方向的机器人平台的新颖设 计 。 对 于 空 间 效 率 ， 这 4 个推 进 器 位 于 一 个 水 平 面 上 ； 海 星 捕 捞 的机 械 手 或 者一 个 驱 动 轮可 以配 备 在 机 器 平 台 的 底 部 或者 顶 部 。 完 成 了 模 型 的 动态 推 导 ， 并 且 控 制 设 计 是基 于 非 线 性系 统。最后，基于设计进行了机器人的相关装配。 问题定义 A 工作环境的情况 在韩国的南部海岸，海星生存的海水平均深度
