深海爬游機器人是一種綜合了自主式水下機器(AUV)、遙控水下機器人(ROV)和纜控水下多足仿生機器人優勢的混合型機器人。既可利用導管螺旋槳推動爬游機器人進行快速遠距離的水下巡游,也可通過多肢多關節結構實現海底復雜地形中的精確移動和洋流干擾下的穩定坐底,還可在復雜的海底地形和洋流擾動下,進行穩定的海底作業。此外,在海底采用足式移動,相對輪式、履帶式及螺旋槳對海底沉積物擾動小,可為所攜帶的探測傳感設備提供更好的探測條件,便于對海底作業目標的探測和識別。
爬游機器人采用模塊結構,主要包括4個組成部分:
1)平臺與動力系統。
2)機械腿系統。其中,前腿可兼作機械手。
3)導航與控制系統。
4)安全拋載系統。
其主體結構采用框架式,6條多關節機械腿對稱布置于框架下方兩側,1對導管槳推進器水平安裝在框架后部。框架中部布置有容納各類控制器件的控制電子艙,高能量密度主電源、潛浮與應急拋載系統等機構及模塊位于耐壓艙下面的框架結構下部。框架上不采用浮力材料填充包覆,本體部分采用非回轉體流線外形,以使爬游機器人獲得較好的水動力性能及站立抗擾流性能。
爬游機器人不是在現有多足機器人的基礎上簡單地加個螺旋槳就可以實現的,待解決的關鍵技術問題除了通常AUV中需要解決的水動力性能、耐壓結構以及爬行機器人要解決的行走步態等關鍵技術外,還需解決適應其應用特點的特殊問題,包括:
1)運動姿態調節,爬游切換時的穩定控制。
2)多肢多關節協同抗擾流。
3)低能耗運動規劃。
4)運動關節的高壓密封。
5)總體集成與優化等。
目前,爬游機器人正在進行工程樣機的研制工作。
以上為《深海爬游機器人概念及關鍵技術分析》一文摘要,全文見《中國艦船研究》2018年第13卷第6期,作者:陳虹,王心亮,魏偉,劉智,馬哲松,鄭超,唐平鵬
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