- 郭明义;田颖;赵晓宇;
水下机械手是水下作业中难以替代的设备，目前国内外学者研究水下机械手时大多没有针对水体环境进行详细分析，未总结不同水体环境下的机械手动力学模型。在研究水动力学的基础上，把水体环境分为静水、结构化水流和湍流等3种状态。通过归纳3种水体环境下水下机械手的相关研究，对水下机械手的动力学建模与控制方法进行总结，这对水下机械手精确作业与控制具有一定的借鉴意义。
2023年04期 v.45;No.314 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1356K] - 彭博;王佳;陈亚杰;卢道华;
针对无人潜水器在恶劣海况下收放作业挂钩困难的问题，设计一套基于虚拟现实（VR）的遥操作机械手装置，搭载于船载无人潜水器收放A型门架上，以操控VR手柄灵活、高效地完成无人潜水器收放时的辅助挂钩作业。利用Unity3D引擎搭建并开发一套机械手虚拟仿真系统，实现对机械手的正、逆向运动控制，并与实际机械手建立Socket网络通信，实现虚实同步；通过串流VR一体机实现对机械手的实时可视化仿真与VR遥操作。相较于现有的主手及示教器遥操作，VR遥操作机械手的作业效率更高，操作难度低，且系统具有较强的沉浸感和临场感，提高了机械手海上作业的可视性、灵活性和安全性。通过搭建波浪模拟试验平台模拟不同海况进行验证，结果表明，VR遥操作机械手挂钩作业的效率较示教器遥操作提高49.4%。在海上试验中，机械手也成功完成了各类潜器收放的挂钩作业。
2023年04期 v.45;No.314 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1463K] - 王炬成;施琦;马晓平;安帅;赵学涛;
针对传统履带式壁面作业机器人在船体表面爬行过程中灵活度不高、变向相对困难的问题，设计一款基于永磁吸附的轮-履全向式壁面作业机器人，该机器人可有效减少运动过程中转向带来的能量损耗。为满足机器人常见失稳状态下的稳定吸附及带负载要求，对机器人进行静力学分析及运动状态分析，得到其在船体表面行走的安全吸附力。利用Ansoft Maxwell软件分析吸附单元结构参数对吸附力的影响规律，获得最佳区间设计参数。通过仿真与搭建试验样机，对机器人的吸附性能和运动性能进行验证。结果表明，该机器人在稳定吸附的同时能够完成不转向移动。
2023年04期 v.45;No.314 14-20+87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2545K] - 康丁;熊庭;方珍龙;陈勇;
针对清洗机器人受水流作用的工作稳定性问题，采用大涡模拟方法对雷诺数Re分别为300、3 000、30 000等3种来流条件下的水下机器人流场动力学特性进行数值模拟，分析其时均流场、瞬态涡结构和受力特性。结果表明：紧贴船壳壁面的水下机器人周围流场稳定性很高，壁面效应使机器人尾涡脱落受到抑制；随雷诺数增加，流体边界层厚度减小，阻力系数和侧向力系数逐渐增大；雷诺数为30 000时，阻力系数为0.53，侧向力系数为0.28，侧向力控制是水下机器人后续研究的重点。研究结果能为清洗机器人工作过程的稳定性研究提供理论依据。
2023年04期 v.45;No.314 21-26+158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1615K] - 李秀;陈慧敏;窦培林;赵世发;孔令海;
为了解决我国内河垃圾的收集与防控问题，贴合当下环保需求，设计一种解决水域环境、水域垃圾“消”“防”问题的内河垃圾清理机器人。机器人的结构设计包含上层云台、下层推进与收集部件。上层云台利用树莓派中的opensv模块进行图像自动识别，基于神经网络模型并结合图像位置标定算法获取垃圾在水域中的位置信息，基于RRT*算法实现机器人在小型水域中进行垃圾收集的自主路径规划；下层推进部件主要由3个无刷双向防水推进器构成，通过差速推动控制机器人在水域中全向移动；收集部件基于伯努利定常流动定律，通过漩涡自主吸收水域垃圾。该设计基于伯努利定常流动定律实现漩涡吸收垃圾，并结合当下先进的自动化技术，实现一种集水域漂浮垃圾收集、水域环境（图像、温度、p H、含氧量）信息实时监测为一体的机器人设计。
2023年04期 v.45;No.314 27-33+132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1407K]