日期：2026-06-05　　阅读()　　发布：小编

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　　内容提示：科技创新与应用Technology Innovation and Application 创新前沿 2022 年 7 期海上钻井平台和水下电缆等大型水下设备需要定期巡检，损坏后如果不及时维修会造成难以估量的经济损失和环境污染。目前水下设备的检修大多依靠人工检修或 AUV 和 ROV 联合检修，但是从 AUV 发现目标发出信号至母船接受信号并释放 ROV，这段时间目标很可能移动，但是 ROV 的运动范围有限，无法继续搜寻。所以目前人工检修风险极高，AUV 和 ROV 联合检修的成本高，效率低，并且存在操作复杂难以配合等不足。因此市场亟需一种集巡航和定点作业能力于一体的水下机器人，本作品设计了一款集 AUV 巡...

　　科技创新与应用Technology Innovation and Application 创新前沿 2022 年 7 期海上钻井平台和水下电缆等大型水下设备需要定期巡检，损坏后如果不及时维修会造成难以估量的经济损失和环境污染。目前水下设备的检修大多依靠人工检修或 AUV 和 ROV 联合检修，但是从 AUV 发现目标发出信号至母船接受信号并释放 ROV，这段时间目标很可能移动，但是 ROV 的运动范围有限，无法继续搜寻。所以目前人工检修风险极高，AUV 和 ROV 联合检修的成本高，效率低，并且存在操作复杂难以配合等不足。因此市场亟需一种集巡航和定点作业能力于一体的水下机器人，本作品设计了一款集 AUV 巡航能力和ROV 定点作业能力于一体的水下仿生机器人，解决巡航和定点作业无法快速配合的问题。1 总体设计首先根据结合 AUV 巡航功能和 ROV 定点作业功能的需求，确定机器人航爬双模式的工作方式。我们清楚目前腿式机器人在陆地上运动性能的优越性，但是在水下速度并不能很出彩。躯干波动式在水下流体环境中速度不俗，但是在陆地上就差强人意。所以根据作品的工作场景的独立性将在水中游动的最优选择和崎岖地形爬行的最优选择相结合。因此我们的作品将鱼类的游动和昆虫的爬行进行有机结合，既保证了游动的效率和机动性，又保证了在崎岖地形的稳定性。然后根据识别目标、定点作业以及保持工作稳定的要求，为机器人增添控制系统、CPG 算法以及目标识别功能。2 机械设计因为我们的作品要具备在水中航行和海底爬行的能力，所以我们自主设计了一种可以将航行和爬行模式有机结合切换的机械系统。首先在游动模式下，通过仿生机械鱼尾摆动，利用鱼体波推进方式游动。在接近定点作业的目标点时，多航态水下仿生机器人由游动模式转换到爬行模式，侧鳍收在躯体下方，机械腿从躯体内部展出，进行爬行。精确到达目标地点，能够实现精确定位，具有低能耗、低噪音、高效率的优点。3 硬件设计机器人的硬件架构包括使命计算机和底层控制器。使命计算机采用 NVIDIA Jetson TX2 开发板, 底层控制器采用 STM32H7。底层控制器主板上设有 USB 接口以接受上位机指令，同时配备有 R485 接口和舵机控制模块进行舵机信号控制和舵机电流信号采集。为了减小舵机大电流带来的干扰，该作品将控制电路和大电流驱动电路进行隔离。舵机供电采用了单独的供电电路，舵机供电电路主要为舵机提供大功率输出，避多航态水下仿生机器人的设计王彦斌，李 烨，张 弛，沈荣天（哈尔滨工程大学，黑龙江 哈尔滨 150001）摘 要 ：为解决传统水下作业方式中 A UV 巡航配合 ROV 定点作业存在的运动局限性和配合的复杂性问题。文章设计一款集 A UV 巡航能力和 ROV 定点作业能力于一体的水下仿生机器人。将鱼类的游动和昆虫的爬行进行有机结合，既保证游动的效率和机动性，又保证在崎岖地形的稳定性，同时发挥二者的优势，相辅相成，更好地适应水下环境，降低仿生机器人对特定环境的依赖性。关键词 ：多航态；仿生；巡航；爬行；机器人中图分类号： TP242 文献标志码： A 文章编号： 2095-2945 （ 2022 ） 07-0007-03Abstract: In order to solve the limitation of movement and the complexity of cooperation between AUV cruise and ROVfixed-point operation in the traditional underwater operation mode. In this work, an underwater bionic robot is designed, whichintegrates the cruising ability of AUV and the fixed-point operation ability of ROV. The organic combination of the swimmingof fish and the crawling of insects ensures not only the efficiency and mobility of swimming, but also the stability in therugged terrain, and at the same time give full play to their advantages, making them complement each other and better adaptto the underwater environment. The dependence of bionic robot on specific environment is reduced.Keywords: multi-navigation; bionics; cruise; crawling; robotDOI：3-1581/G3.2022.07.0037 - -