基于喷水矢量推进的水下机器人设计与分析

大学的高级海洋系统试验室(AMSL),美国夏威夷大学的自动化系统试验室(ASL),美国伍慈侯海洋学院(WHOI),美国缅因州大学的海洋系统工程试验室(MSUSI),英国的海事技术中心(MTC),日本东京大学的机器人应用试验室(URA)等[11][12]。Р我国在水下机器人的研究方面主要研究院(所)有中科院沈阳自动化研究所和哈尔滨工程大学等。中科院沈阳自动化研究所研制开发了工作水深 1000m 的“探索者”号无缆水下机器人,1994 年完成海试。Р图 1.3 “CR-01”与“CR-02”Р此后中科院沈阳自动化研究所通过与俄罗斯合作,共同开发了观察型、预编程控制的“CR-01”无缆水下机器人,工作水深为 6000m。该机器人完成了太平洋深海的考察工作,达到了实用水平。为适应国际海底区域资源调查,特别是深海海底锰结核调查的需要,研制成功新型深水机器人“CR-02”。其主尺寸 0.8m× 4.5m (直径×长度),其重量为 500kg,最大速度 2.3 节,最大续航能力 25h,可进行海底地形地貌勘测,海底浅地层剖面测量及海洋要素测量[8]。РAUG 是 AUV 的一种,通过调节连接在翼板上的浮力部分,实现垂直到水平运动,以低能耗来推进机器人。尽管速度较常规 AUV 要慢许多,但这种以自身浮力调节为推进方式的机器人在工作时间和范围上都要明显优于前者,可使海洋采样任务时间延长,范围增大。AUV 在水中的轨迹为锯齿形,而锯齿形轨迹对于进行水平面和垂直面观测采集是最优的,因此可进行实时实地采集,而这也是 AUV 所不易达到的。Р1.2.2 喷水推进的发展和研究现状Р目前在上述的各种 AUV 以及各种船舶及水下机器人上面运用最广泛的推进方式是螺旋桨推进。早在 1483 年,意大利杰出艺术家、科学家达芬奇就提出了直升旋翼的设想,并绘制了草图。此后经过不断发展,螺旋桨技术越来越成熟,1865