¿Cuáles son los puntos clave del desarrollo tecnológico de los robots submarinos?
¿Cuáles son los puntos clave en el desarrollo tecnológico de los robots submarinos? A continuación se explica a través de varios puntos clave y algunos ejemplos prácticos.
Las seis tecnologías clave para el desarrollo de los robots submarinos son : Un proyecto sistemático y de uso intensivo de tecnología que involucra docenas de disciplinas profesionales, incluyendo simulación, control inteligente, detección e identificación de objetivos submarinos, navegación submarina (posicionamiento), comunicaciones, sistemas de energía, etc. Seis tecnologías principales
Tecnología de simulación: dado que el área de trabajo de los robots submarinos es un entorno marino inaccesible, la complejidad del entorno dificulta que los investigadores investiguen y prueben los sistemas de hardware y software de los robots submarinos
p>Por lo tanto , en la etapa de diseño de robots submarinos, la investigación de tecnología de simulación de los investigadores se divide en dos partes
Primera, simulación de movimiento de plataforma
Como se indica Basado en los indicadores técnicos y métodos de trabajo submarinos robots, diseñar la forma de la plataforma del robot, realizar pruebas de dinámica de fluidos y obtener parámetros hidrodinámicos para la simulación.
Una vez que se establece el modelo matemático de movimiento y se determinan las condiciones límite, se puede realizar una simulación de movimiento con métodos hidrodinámicos. parámetros y condiciones de trabajo para calcular la respuesta dinámica de la plataforma en diversas condiciones de trabajo
Si el estado de movimiento de la plataforma es diferente al esperado según los indicadores técnicos, el tamaño de la plataforma y el centro de gravedad se pueden ajustar ajustando el tamaño de la plataforma y el centro de gravedad Después de ajustar el centro de flotación y otros parámetros técnicos, simule nuevamente hasta que se cumplan los requisitos
En segundo lugar, la simulación del hardware y software de control
Antes. el hardware y el software de control se cargan en la plataforma, primero se simulan en el laboratorio. Pruebe el rendimiento de una sola máquina, luego realice pruebas de simulación terrestre en el sistema integrado en el simulador y evalúe el rendimiento después de la simulación para reducir los enormes riesgos. causado por la depuración y prueba del sistema de control en el agua
El contenido incluye sellado, antiinterferencia, coincidencia electromecánica y depuración de software
Además, el simulador requerido anteriormente se compone principalmente de una plataforma de simulación, carga equivalente, interfaz de comunicación analógica, estación de trabajo de simulación, etc.
Ejemplos de robots submarinos: Tecnología de control inteligente: La tecnología de control inteligente tiene como objetivo mejorar la autonomía de los robots submarinos. Su arquitectura es una integración de. tecnología de inteligencia artificial y diversas tecnologías de control, que es equivalente al cerebro y al sistema nervioso humanos.
El sistema de software es la integración general y la programación del sistema de los robots submarinos, que afecta directamente el nivel de inteligencia que implica. la selección de módulos básicos, la relación entre módulos, datos (información) y flujo de control, protocolos de interfaz de comunicación, gestión de recursos de información global y organización de programación general
Tecnología de identificación y detección de objetivos submarinos: en la actualidad, el El equipo utilizado por los robots submarinos para la detección e identificación de objetivos submarinos se limita al sonar de apertura sintética y al sonar acústico prospectivo. Equipo acústico subacuático, como el sonar de imágenes nano y tridimensional.
El sonar de apertura sintética es un sonar de apertura sintética que utiliza el tiempo para el espacio para obtener una matriz acústica de gran apertura con una apertura pequeña. Es muy adecuado para robots submarinos de pequeña escala que se pueden utilizar para reconocimiento, detección, imágenes de alta resolución, estudios geomorfológicos y de terreno de grandes áreas, etc.
Un sistema de detección autónomo compuesto por un sonar de visión frontal se refiere al sistema de adquisición y procesamiento de imágenes del sonar de visión frontal, bajo la gestión de una red informática submarina, recopila e identifica de forma independiente información de la imagen del objetivo y realiza el seguimiento del objetivo. y guía de robots submarinos
Mediante prueba y error continuos, descubra la imagen objetivo submarina adecuada. Se utilizan métodos de extracción y comparación de características para establecer varias bases de datos de objetivos
Especialmente cuando la imagen objetivo tiene menos píxeles, puede resolver mejor la clasificación e identificación de varios objetivos
Los resultados de detección de objetivos del sistema pueden proporcionar la distancia y orientación entre el objetivo y el robot, proporcionando una base para evitar colisiones y operaciones de robots submarinos
El sonar de imágenes tridimensionales se utiliza para identificar objetivos submarinos y es un sistema modular digital, programable, flexible y fácil de modificar.
Se puede obtener información sobre la forma de los objetivos submarinos. , que proporciona una herramienta beneficiosa para el reconocimiento de objetivos submarinos
Tecnología de navegación (posicionamiento) submarina: existen muchos tipos de sistemas de navegación para robots submarinos autónomos, como sistemas de navegación inercial, sistemas de navegación por gravedad, sistemas de navegación por terreno marino, sistemas de navegación de campo geomagnético, sistemas de navegación por gravedad, líneas de base largas, líneas de base cortas y giroscopios de fibra óptica y registros Doppler forman un sistema de cálculo, etc.
Debido a razones técnicas y de precio, el sistema de estimación compuesto por giroscopios de fibra óptica y los registros Doppler son actualmente ampliamente favorecidos.
Este sistema puede cumplir con los requisitos de los robots submarinos en términos de precio, escala y precisión. Actualmente, tanto los países nacionales como los extranjeros están aumentando sus esfuerzos en el desarrollo.
Tecnologías de la comunicación: actualidad
Los métodos de comunicación incluyen principalmente comunicación por fibra óptica y comunicación acústica submarina
La comunicación por fibra óptica consta de un transceptor óptico (superficie del agua), un transceptor óptico submarino y un cable óptico
La ventaja es la alta transmisión de datos. Velocidad (100Mbit/s) Y tiene buena capacidad antiinterferencias
La desventaja es que limita la distancia de trabajo y la maniobrabilidad de los robots submarinos. Generalmente se usa para robots submarinos con cables
<. p>La comunicación acústica submarina es el único e ideal método de comunicación para que los robots submarinos logren comunicación a media y larga distanciaEl principal obstáculo para lograr la comunicación acústica submarina es la interferencia aleatoria de múltiples rutas para cumplir con los requisitos de. Transmisión de gran alcance y alta velocidad de datos, es necesario resolver múltiples problemas técnicos
Tecnología de sistemas energéticos: los robots submarinos, especialmente los robots submarinos de navegación autónoma con larga resistencia, requieren sistemas de energía que sean de tamaño pequeño y livianos. de peso, alta densidad de energía y capaz de múltiples repeticiones. Uso, seguridad y bajo costo.
Los sistemas energéticos actuales incluyen principalmente sistemas térmicos y sistemas de energía electroquímicos.
Los sistemas térmicos convierten la energía. en energía térmica y energía mecánica para robots submarinos, incluidos sistemas de ciclo cerrado, químicos y nucleares
Entre ellas, las reacciones químicas (baterías de plomo-ácido, baterías de plata-zinc, baterías de litio) proporcionan energía a los robots submarinos, que es un método más práctico hoy en día
El sistema de energía electroquímica utiliza celdas de combustible de membrana de intercambio de protones para cumplir con el rendimiento requerido para el dispositivo de energía de los robots submarinos
La batería se caracteriza por alta densidad de energía y generación eficiente de energía eléctrica, bajo nivel de calor y arranque y apagado rápidos
Pero la tecnología aún carece de bombas silenciosas adecuadas, diseño de tuberías de gas, electrolitos sólidos y métodos efectivos de almacenamiento de combustible y oxidante
p>Con el desarrollo continuo de las pilas de combustible, se espera que se convierta en el sistema energético dominante para los robots submarinos
Una vez que los robots submarinos superen el cuello de botella técnico, su espacio de sustitución de importaciones será enorme
Sin embargo, debido a la falta de tecnología de detección, existen grandes lagunas en la tecnología, el nivel de proceso, la visualización y el control integrados, la navegación y el posicionamiento integrados, etc., lo que resulta en restricciones en la aplicación práctica de los robots submarinos domésticos
En la actualidad, muchos clientes nacionales en diferentes campos compran o alquilan productos extranjeros. Los productos existentes no solo son costosos y difíciles de brindar servicios de soporte, sino que también algunos productos no son adecuados para las características de uso de las áreas marítimas de China y su movilidad. , la resistencia actual y las capacidades operativas son obviamente insuficientes