[发明专利]全驱动自主水下机器人结构及回收三维路径跟踪方法

摘要

本发明公开了一种全驱动自主水下机器人结构及回收三维路径跟踪方法，提供一种三段式回收三维路径跟踪方法，以及一种用于机器人回收直线归位阶段与直线跟踪阶段的改进的非奇异终端模糊滑模控制算法。所采用的三维路径跟踪方法，将回收路径分为三段，将每段曲线转化为空间离散点序列对其跟踪控制。所采用的改进的非奇异终端模糊滑模算法，在滑模控制中，设计分段切换函数，实现多个滑动模态，并通过模糊算法对滑模增益进行实时优化，使其能快速、平稳地追踪目标点，增强回收三维路径跟踪性能，提高回收成功率。

主权项

1.一种全驱动自主水下机器人结构，其特征在于，包括艏段(2)，艏部推进段(7)，电子舱段(12)，艉部推进段(15)和主推进段(18)五大部分；整体采用鱼雷形流线型结构，艏段(2)与艏部推进段(7)、艏部推进段(7)与电子舱段(12)，电子舱段(12)与艉部推进段(15)、艉部推进段(15)与主推进段(18)同心密封相连；艏段(2)包括探测仪(1)、避碰声纳(4)和艏段壳体(3)，探测仪(1)通过密封安装于艏段(2)前部，避碰声呐(4)通过水密接插件安装于艏段(2)上部，艏段壳体(3)采用铝合金6061制造并进行表面硬质氧化处理，艏段壳体(3)采用半球形外形以保证水下机器人具有良好的流线型并兼顾艏部的安装空间；艏部推进段(7)由艏部侧向推进器(5)、艏部垂向推进器(8)和艏部推进段壳体(6)组成，侧向推进器(5)水平放置，安装于艏部推进段(7)前侧方，垂向推进器(8)垂直放置，安装于艏部推进段(7)后上方，驱动电机与推进螺旋桨之间采用磁耦合联轴器连接；电子舱段(12)由锂电池(9)、抛载(10)、天线导流罩(13)、电子舱段壳体(11)组成，天线导流罩(13)包括超短基线接收器和天线，锂电池(9)环绕相连于电子舱段(12)前部，下部通过电磁铁将抛载(10)垂直固定，后上部通过水密接插件与天线导流罩(13)相连；艉部推进段(15)包括艉部垂向推进器(14)、艉部侧向推进器(17)和艉部推进段壳体(16)组成，垂向推进器(14)垂直放置，安装于艉部推进段(15)前上方，侧向推进器(17)水平放置，安装于艉部推进段(15)后侧方，驱动电机与推进螺旋桨之间采用磁耦合联轴器连接；主推进段(14)由主推进器(19)组成，主推进器(19)采用桨后舵设计。