水下机器人

海洋面积占地球总面积的
70%，这就意味着海洋里蕴含着丰富的资源，而这一点早已被人们在海洋的探索过程中所证明，自然而然，一系列水下探测器也就应运而生。新千年以来，为了解决陆地能源枯竭问题，海洋资源开发必须进入应用阶段，所以各国对潜航器越来越重视，也就促进了潜航器的蓬勃发展，自主水下机器人（AUV）就是其中的佼佼者。近些年伴随计算机技术，控制技术，AI 技术的迅速发展，自主水下航行器从技术研究到实际应用，都取得了很大的进步。由于水下航行器高效的性能，它的应用不再局限在资源开发和军事，更是直接受到了各国政府部门、工业界甚至旅游产业部门的高度重视，不同功能的水下航行器取得了蓬勃的发展。水下机器人一般可以分为有缆遥控水下航行器（
Remotely Operated Vehicle，ROV）、自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）和自主遥控水下航行器（Autonomous/Remotely operated Vehicle，ARV）。ROV 依靠母船缆绳提供动力，可以实时传导数据，但活动范围有限，依赖母船。
AUV 可以在水下自主航行，活动范围可以很大，但数据实时性差，控制困难。ARV 兼顾了 AUV 和 ROV 的优点，即可自主航行，又可有缆实时传输数据，定点观测。由于水下机器人可以在海里滑翔前进，所以它通常具有流体外形而且外表面阻力小，能提高续航能力和航行距离。水下机器人种类很多功能齐全，可以根据任务的不同设计出具有不同功能的机器人，比如为了测量海洋环境可以装设避障、声呐传感器，为了测量海床可以携带光学、成像传感器等。水下机器人自主运动是指 AUV 具备与海洋环境相适应的自主调整姿态的能力。比如根据洋流压力等环境因素，AUV 自主调节控制参数；对于海底地形测绘的 AUV 而言，要求 AUV 与海底保持一定的安全距离行驶，所以要求
AUV 具备自主控制垂直面深度的能力，所以实现姿态调节的准确性对于 AUV 的整个控制来说意义非凡。但 AUV 在水下运动时，会在六个自由度内运动，分别是前后、左右、上下、横滚、纵摇以及艏摇，这种耦合运动在变化无常的海洋环境下，很难进行精准控制。所以想要精确控制首先需要解耦合，建立运动方程及模型。

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