哈尔滨工程大学技术成果专场推介——机器人技术领域(一)
一、成果介绍
1.100kg级微小型水下航行器
【项目概述】本项目在前期研究工作的基础上,深入研究了微小型水下航行器系统集成与总体技术、水下目标的区域搜索技术、海上安全收放与自救技术、耐压锂电池能源模块与水下能源补充技术、微小型高效水下集成推进系统优化设计技术研究,为研制具有自主航行和区域搜索能力,并可执行水下目标探测、水下环境资料收集等任务的具有明确应用功能的微小型水下航行器的研发提供技术支撑。
本项目研制的水下无人航行器长约2米,重约80公斤,直径0.26米,设计最大工作深度100米,设计最大航程105公里。
2014年在山东威海海域完成了水下目标自主区域搜索试验及温、盐等水文数据调查试验。
【项目成熟情况】样品阶段。
【应用范围】微小型水下航行器可为水下环境观测、水下科学考察、水下救援、水下考古提供有效的探测手段,也可作为小型实验平台用于研究水下航行器相关技术,另外在军事上也可用于水下战场环境侦察、反水雷作战等。
2.远程快速无人艇
【项目概述】项目获得无人艇领域首个863计划支持。该项目针对我国深远海海洋动力环境监测的广泛需求,面向广域、长期、高效、智能化海洋探测任务要求,突破远程快速无人艇自主监测系统的总体设计与系统集成技术、复杂海洋环境下自主决策与控制技术、面向工程应用的海洋环境监测技术、系统试验验证技术。该无人艇全长12.2米,满载排水量7.5吨,配有油电混合动力系统,最高航速超过50节,最大航程1000公里。具有手操、遥控、半自主、全自主四种工作模式。可在四级海况下安全航行。全艇采用模块化设计,可根据需要快速更换任务载荷,自主完成海洋水文气象信息监测、海底地形地貌扫描测绘、首末端观测等多种任务。其先进的控制系统可实现对目标航迹的高精度跟踪,其环境认知系统采用先进的目标检测识别算法,结合实时建模技术,可对雷达、可见光、红外等多种传感器获取的环境目标信息进行快速融合处理,形成对周围环境信息的准确认知。在艇载自主决策系统的指导下可于任意适航水域高效完成多种任务使命,可针对复杂环境中的静态、动态障碍目标进行自主危险规避,以及对动态可疑目标进行自主跟踪追及。
【项目成熟情况】成熟度6级。
【应用范围】海洋局:海洋观测、科学考察等;
海警局:海上巡逻、缉私、查毒、反恐、预警等;
渔政与海事:渔业执法、交通监测等;
海洋石油公司:海上重大设备的监测、施工支援、资源勘探等;
气象部门:大气监测、气象预报,台风等气象灾害观测;
环境部门:海洋环境污染常态化监测、核生化污染等紧急任务。
3.河流水下自主航行器
【项目概述】河流水下自主航行器主要以漂流的方式在河流内工作,可以实现全局规划、自主避障、北斗远程通信等功能,主要用途是利用其搭载的ADCP实现对河流水文信息的长时间探测,也可以根据需要搭载其它传感器。
本项目研制的河流水下自主航行器工作深度200m,配有多普勒计程仪、磁罗经、深度计、北斗、ADCP、测距声呐等传感器,并预留扩展接口,可根据需要搭载其它传感器。
该水下航行器已于2017年在黑龙江松花江流域、辽宁大连海域等地完成了基本功能及应用试验,相关技术已申请国家专利。
【项目成熟情况】已完工程样机研制,并进行了外场试验验证,技术成熟,已具备生产条件。
【应用范围】河流水文信息等获取、环境监测、科学考察、水下考古。
4.300kg级小型智能探测系统
【项目概述】小型化的海洋自主探测系统具有体积小、机动灵活、成本低、搭载方便等特点,可广泛用于海底地形地貌探测、海洋矿产资源调查、地震地热活动的监测和海洋环境监测等,是目前发达国家大力开发并已部分商品化的海洋探测系统。针对我国目前在海洋开发方面的需求,开发系列小型化、低成本的海洋探测系统已势在必行,可为海底地形地貌和资源调查、海洋环境数据获取提供技术手段,与载人潜水器、遥控潜水器和大型AUV等联合构成通用深海作业体系。项目来源于国家高技术研究发展计划海洋技术领域的重点课题,主要针对我国在海洋资源考察、海底地形地貌探测、海洋环境数据采集等方面所需要的低成本、高精度自主探测的需求,研制出300公斤级的小型自主探测系统。项目以微机电技术、信息与网络技术、新能源技术等相关学科领域的发展为依托,突破相应的关键技术,并在国家具体的应用背景下,将军用技术转化为民用产品,在低成本小型化系统集成技术、艇体布局的模块化和标准化技术、面向实际应用的海洋环境探测应用技术以及适应高海况下作业的安全布放与回收技术等方面具有自主知识产权,实现了低成本、可回收和重复使用等高可靠性,并通过具有资质的第三方检验,可用于为我国海洋资源考察和科学研究。
主要技术指标:
(1)空气中重量:395kg;(标准配置)
(2)最大航速:5kn;
(3)导航精度:航程的0.5%;
(4)运动控制能力:艏向精度±2°,垂向定位精度±0.3m;
(5)最大续航能力:240km(3kn);
(6)最大工作水深:1000m;
(7)负载能力:不小于15公斤;
(8)工作环境温度:0℃~40℃;
(9)具有在不大于四级海况下安全布放回收的能力;
(10)具有定时、定深和遥控三种安全自救方式;
(11)具有模块化配置能力:能源可选择一次性电池或二次性电池;导航可选择一体式惯导系统、分离式惯导系统或低成本的航位推算导航方式。
【项目成熟情况】具有样机,技术成熟,已具备产业化条件。
【应用范围】海洋环境勘察、海洋环境数据自主采集以及海底目标搜寻工作等。
5.海洋探测智能潜水器
【项目概述】本项目针对海洋工程,特别是深海油气开发工程对海底探测考察的典型技术需求,完成了“橙鲨”号海洋探测智能潜水器(AUV)的工程化,完成了2000米的深潜试验和指定范围内的海底探测试验,实现了海底地形地貌和浅层剖面的自主探测技术目标,为海洋工程的前期考察和后期维护检测提供了实用化的海洋自主探测装备,提升了我国在该技术领域的研究、设计和制造水平。
【项目成熟情况】已完成工程样机应用演示试验,可进一步改进,开展定型设计及应用试验。
【应用范围】海洋油气管道自主探测、海底表面特征自主探测、海底地形地貌自主测量、海底浅地层剖面测量、海洋水文信息搜集。
6.智能水下机器人
【项目概述】该系列智能水下机器人是针对海中目标的探测与识别而研制的特种水下机器人。该机器人是目前海洋探测关键技术研究与开发的试验平台,包括深海热液的探测与追踪技术、水下磁探测技术、水下激光探测与识别技术等。
技术指标:
潜深:300米;
续航力:110公里;
能源:锂离子充电电池;
控制系统:PC-104+VxWorks;
通讯系统:水声通讯、无线通讯、光纤通讯;
导航系统:光纤罗经、多普勒计程仪、深度计、高度计、GPS。
主要探测传感器:前视声纳、多波束测深测扫声纳、微光摄像机、水下激光探测器、温盐深传感器、磁探仪。该机器人已经参与了四次海上试验,自主探测了多种水下目标、自主完成了对海洋环境信息的采集等。
【项目成熟情况】具有样机,技术成熟。
【应用范围】应用于海底地形地貌的测量;海中特殊目标的探测与识别;海底光缆的探测与定位;海洋环境数据的自动采集等。
7.海洋综合探测潜水器
【项目概述】海洋综合探测潜水器是针对目前海洋开发的需求,特别是海洋油气开发的需求而研制的自主式潜水器。该潜水器能够自主航行在复杂海洋环境中,并自主完成对海洋油气管道、海缆、海中目标等的探测、定位与跟踪。
技术指标:
潜深:1000米;
扩展续航力:1000公里;
最大速度:5节;
巡航速度:2节;
能源:锂离子充电电池;
控制系统:PC-104+VxWorks;
导航系统:小型惯导、多普勒计程仪、深度计、高度计、GPS;
通讯系统:水声通讯、无线电通讯、光纤通讯;
主要探测传感器:微光摄像机、前视声纳、侧扫声纳、温盐深传感器。
【项目成熟情况】技术成熟,性能优越。
【应用范围】海洋资源开发(海洋油气开发)。
8.波浪滑翔器
【项目概述】波浪滑翔器是一种波浪能驱动新型海洋无人航行器,得益于对波浪能和太阳能的高效利用,从根本上摆脱了常规有人装备(或海洋无人航行器)对自身所携带有限能量源的限制,为执行广域、长期化、自主化及全天候的海洋监测任务提供了一种全新的、革命性的解决方案。其主要特点:1.波浪能和太阳能驱动,无污染;2.突出的续航力,可在海上持续工作数月;3.生命力强,适应恶劣海上环境;4.智能化,可远程实时控制;5.成本低,高性价比。
本项目来源于国家自然科学基金、总装预研基金和中央高校研究基金等联合资助,通过深入技术攻关已突破了波浪能推进、系统集成、运动机理分析、长航时自主控制等关键技术,成功研制出原理样机、实验样机及工程样机,并完成了多次长航时海上试验验证。目前,已授权发明专利3项、申请发明专利6项、获得软件著作权7项、发表SCI/EI论文10余篇。
主要专利:
【项目成熟情况】完成了工程样机研制和多次海上试验验证,技术成熟,已具备试生产条件。
【应用范围】海洋环境监测、科学考察、水面/水下通信中继、海洋工程、海上安全与防务、渔业调查。
二、联系方式
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