Особенности выполнения технологических операций с помощью автономных необитаемых подводных аппаратов, оснащаемых многозвенными манипуляторами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Описан новый обобщенный подход к выполнению подводных контактных (технологических) операций в полностью автоматическом режиме с помощью автономных необитаемых подводных аппаратов, оснащенных многозвенными манипуляторами. Данный подход предполагает использование специального корпуса подводного аппарата, обеспечивающего его высокую мобильность и удобное управление по всем шести степеням свободы, а также пассивную стабилизацию по вертикали при выполнении контактных операций с помощью шестистепенного манипулятора. Предложенный новый метод идентификации присоединяемых к движущимся звеньям манипулятора масс и моментов инерции жидкости, а также коэффициентов вязкого трения позволяет определить внешние моменты в сочленениях манипулятора, обеспечивающие точное силовое воздействие его рабочего инструмента на объекты работ. Поддержание этого заданного воздействия обеспечивается специальной системой стабилизации положения и ориентации аппарата в заданной точке пространства, а также текущими тягами его движителей с учетом фактической конфигурации манипулятора. Предлагаемые методы, а также синтезированные на их основе устройства и системы с элементами искусственного интеллекта частично уже апробированы на наземных и подводных робототехнических комплексах, что гарантирует их успешное использование при создании манипуляционных автономных подводных аппаратов нового поколения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Владимир Федорович Филаретов

Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН

Email: filaretov@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-8900-8081

доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией

Россия, Владивосток

Александр Валерьевич Зуев

Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН; Институт проблем морских технологий им. академика М.Д. Агеева ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: zuev@dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-0934-6222

доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

Россия, Владивосток; Владивосток

Александр Алексеевич Тимошенко

Институт проблем морских технологий им. академика М.Д. Агеева ДВО РАН; Дальневосточный федеральный университет

Email: timoshenko.aal@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1356-9602

научный сотрудник

Россия, Владивосток; Владивосток

Список литературы

  1. Christ R. D., Wernli R. L. The ROV Manual. Elsevier, UK, 2013. 712 p.
  2. Коноплин А. Ю., Денисов В. А., Даутова Т. Н., Кузнецов А. Л., Московцева А. В. Технология использования ТНПА для комплексного исследования глубоководных экосистем // Подводные исследования и робототехника. 2019. № 4 (30). С. 4–12.
  3. Инзарцев А. В., Киселев Л. В., Костенко В. В., Матвиенко Ю. В., Павин А. М., Щербатюк А. Ф. Подводные робототехнические комплексы: системы, технологии, применение. Владивосток: ИПМТ ДВО РАН, 2018. 368 с.
  4. Боровик А. И., Рыбакова Е. И., Галкин С. В., Михайлов Д. Н., Коноплин А. Ю. Опыт использования автономного необитаемого подводного аппарата «ММТ-3000» для исследований бентосных сообществ Антарктики // Океанология. 2022. Т. 62, № 5. С. 811–824.
  5. Sahoo A., Dwivedy S. K., Robi P. S. Advancements in the field of autonomous underwater vehicle // Ocean Engineering. 2019. Vol. 181. P. 145–160.
  6. Koval E. V. Automatic stabilization system of underwater manipulation robot // Proc. of OCEANS’94 OSATES Conf. Brest, France, 1994.Vol. 1. P. 807–812.
  7. Ishitsuka M., Ishii K. Development of an underwater manipulator mounted for an AUV // Proc. of OCEANS2005 MTS/IEEE. Washington, USA, 2005. P. 1–6.
  8. Cieslak P., Ridao P., Giergiel M. Autonomous underwater panel operation by GIRONA500 UVMS: A practical approach to autonomous underwater manipulation // Proc. of the 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). Seattle, Washington, 2015. P. 529–536.
  9. Филаретов В. Ф., Юхимец Д. А. Особенности синтеза высокоточных систем управления скоростным движением и стабилизацией подводных аппаратов в пространстве / под. ред. В. Ф. Филаретова. Владивосток: Дальнаука, 2016. 400 с.
  10. Filaretov V., Zuev A., Timoshenko A. A Method for Constructing Adaptive Control Systems for Electric Drives of an Underwater Multi-Link Manipulator // Proc. of the International Russian Automation Conference. Sochi, Russia, 2023. P. 1028–1033.
  11. Филаретов В. Ф., Зуев А. В., Губанков А. С. Управление манипуляторами при выполнении различных технологических операций. М.: Наука, 2018. 232 с.
  12. Antonelli G. Underwater Robots. Springer International Publishing Switzerland, 2014. 279 p.
  13. Ribas D., Palomeras N., Ridao P., Carreras M., Mallios A. Girona 500 AUV: From Survey to Intervention // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 2012. Vol. 17, N1. P. 46–53.
  14. Ribas D., Ridao P., Turetta A., Melchiorri C., Palli G., Fernández J. J., Sanz P. J. I-AUV Mechatronics Integration for the TRIDENT FP7 Project // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 2015. Vol. 20, N5. P. 2583–2592.
  15. Yoshikawa T. Force control of robot manipulators // Proc. of the IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. San Francisco, 2000. P. 220–225.
  16. Гориневский Д. М., Формальский А. М., Шнейдер А. Ю. Управление манипуляционными системами на основе информации об усилиях. М.: Наука, 1994. 350 с.
  17. Barbalata C., Dunnigan M. W., Petillot Y. Position/force operational space control for underwater manipulation // Robotics and Autonomous Systems. 2018. Vol. 100. P. 150–159.
  18. Dai P., Lu W., Le K., Liu D. Sliding Mode Impedance Control for contact intervention of an I-AUV: Simulation and experimental validation // Ocean Engineering. 2020. Vol. 196. P. 106855.
  19. Филаретов В. Ф., Юхимец Д. А., Мурсалимов Э. Ш. Создание универсальной архитектуры распределенного программного обеспечения мехатронного объекта // Программная инженерия. 2012. № 7. С. 14–21.
  20. Palomer A., Ridao P., Youakim D., Ribas D., Forest J., Petillot Y. 3D laser scanner for underwater manipulation // Sensors. 2018. Vol. 18, N4. P. 1086.
  21. Yukhimets D., Popova O. Method of automatic formation of the underwater manipulator motion program based on noise three-dimensional models // Proc. of the International Conference on Ocean Studies. Vladivostok, Russia, 2023. P. 1–6.
  22. Craig J. J. Introduction to robotics: mechanics and control. Prentice Hall, 2003. 450 p.
  23. Жирабок А. Н., Ир К. Ч. Виртуальные датчики в задаче функционального диагностирования нелинейных систем // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2022. № 1. С. 67–75.
  24. Ikonen E., Najim K. Advanced process identification and control. Marsel Dekker Inc., 2002.
  25. Fossen T. I. Guidance and control of ocean vehicles: Doctors Thesis / University of Trondheim, Norway. Chichester, England: John Wiley and Sons, 1999. P. 32–47. ISBN0471941131.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Обобщенная схема манипуляционного АНПА для автоматического выполнения силовых подводных операций. 1 – корпус АНПА, 2 – ММ, 3 – РИ ММ, 4 – СТЗ, 5 – ОР, 6 – рабочая траектория движения РИ ММ

Скачать (268KB)
3. Рис. 2. Обобщенная структурная схема предлагаемой ИИУС АНПА с ММ

Скачать (394KB)

© Российская академия наук, 2024