基于OpenCV的管道巡检水下机器人的设计与实现

本设计是基于OpenCV的管道巡检水下机器人的设计与实现,水下机器人通过所配备的OpenCV摄像头对水下管道进行探测,主要应用于对水下或海底管道的路线进行循迹,并且能够对外壁破损情况的检查以及清理附着的杂物。该设计的实现是应用OpenCV摄像头对所需巡检的管道进行探测,并将所探测到的图像反馈到STM32控制器中识别出管道的循迹路线,并通过驱动模块中的电机设计实现平稳的循迹以及转弯功能。最终通过水下机器人的循迹以及图像处理功能的设计将探测到管道外部轮廓的图像信息进行处理,突出外壁所存在的问题以及附着的杂物。本设计将水下机器人驱动模式与图像处理功能进行很好的结合与应用,从而实现对管道循迹的过程中管道外壁的收检测。     

一种小型水下机器人平台的设计与实现

设计并实现了一套功能高度集成的远程控制水下机器人平台,该平台由水下机器人、中继浮标和上位机控制终端组成。机器人自身搭载的传感器和摄像头可以对环境状态进行侦测,并通过中继浮标转发给控制终端,由控制终端远程控制水下机器人完成水下作业。该平台实现方案具有成本低、功耗低、可移植性和扩展性强等特点,可用于水下探测和简单清障任务。     

基于VC++的超小型水下机器人上位机人机交互界面设计

随着水下机器人技术的不断推进,超小型浅水潜水器受到了广泛的关注。上海大学设计了基于活塞式沉浮系统的超小型水下机器人,其控制系统由上位机、人机交互界面以及下位机构成。论文中在VC++开发环境中设计出了融入视频捕捉的人机交互界面,实验结果显示该界面完全可以实现对水下机器人的控制以及对水下环境的观察。     

基于CC1310的供水管道泄露检测定位系统设计

基于TI公司的无线通信芯片CC1310，设计和实现了一个低成本的供水管道无线泄露检测定位系统。该系统由传感器节点?集中器以及无线网关组成。其中传感器与集中器节点采用CC1310芯片实现，网关由ESP8266模块实现。检测数据由ESP8266模块传输到PC上位机，最后上位机对传感器节点与集中器的测量数据进行互相关性计算，并由此进行泄漏的判定与定位。初步的实验测试表明，该系统能够发现供水管道的泄漏状况，同时其定位能力也满足实际需求。     

基于单目视觉的水下机器人管道检测

以单目CCD摄像机为视觉传感器,利用视觉系统测量方法获得水下管道的导航信息,并在此基础上建立了一个用于水下机器人的水下管道检测系统． 按照数据结构的抽象程度,将系统中传递的数据信息分为由低至高4个层次,描述了各层次内容,详细介绍了水下机器人管道检测方法． 为了提高系统的准确性和实时性,采用了动态窗口管道检测方法．在室内实验水池中,以某型号水下机器人为试验载体,进行了多次管道跟踪试验,验证了系统的可行性和有效性．     

基于最佳邻域重构指数的水下高光谱目标检测

水下机器人仅通过传统光学相机获取图像很难在复杂水下环境中或目标物具有保护色的情况下检测到目标,而通过高光谱技术进行水下目标检测可以改善这一情况;由于直接运用传统高光谱检测方法难以满足水下机器人对水下目标检测的要求,提出了一种基于最佳邻域重构指数(ONRIF)的高光谱目标检测方法,该方法通过线性重构的思想进行邻域寻优,选出信息量高且波段相关性低的波段组合,并使用所选波段的融合图像进行目标检测;结果表明,与直接对原始水下海产品高光谱图像进行检测相比,该方法在保证检测效果的前提下,大量减少了检测时间和数据冗余程度;还提出了一种在相同环境下对同类目标物的单波段快速采集检测方法,大大提高了采集数据的速度,可以满足水下机器人对海产品检测的需求.     

ARV水下机器人水面操作控制系统设计

自治缆控水下机器人（autonomous remotely-operated vehicle,ARV）是一种全新概念的水下机器人,它既有遥控水下机器人（remotely operated vehicle,ROV）的特点,又有自治水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）的特点.它很好地结合了两种水下机器人的优点,代表了水下机器人未来的一个重要发展方向.基于用户数据报协议（User Datagram Protocol,UDP）、网络通信协议及RS-485通信协议,针对“海事一号”ARV水下机器人开发了上位机与下位机系统之间的操控终端.该操控终端通过上位机系统与可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）采集系统的程序设计,实现了“海事一号”ARV上位机与下位机的实时通信与控制,效果良好,传输效率较高.     

基于GPRS的水下滑翔机器人监控系统设计

水下滑翔机器人具有续航能力强、作业时间长等特点，适合于大范围海洋环境监测应用，可用于构建近海海洋环境立体监测网络。利用近海较好的GPRS网络覆盖条件，设计了基于GPRS网络的近海水下滑翔机器人监控系统。该监控系统不仅实现了在现场监控中心对水下滑翔机器人的监控，还可以通过Internet网络对水下滑翔机器人进行远程监控。文章详细介绍了监控系统的总体架构、GPRS终端硬件设计和系统软件设计。     

基于视觉感知的海生物吸纳式水下机器人目标捕获控制

针对近海水产养殖环境下海生物目标的机器捕捞,设计了一款海生物吸纳式水下机器人.该水下机器人可以采取手动遥控吸取和视觉伺服控制吸取方式完成对海生物目标的机器捕捞.为了实现基于视觉感知的目标捕获控制,在摄像机平面坐标系上建立了水下机器人和目标之间的运动学关系,并在此基础上提出了自适应递归神经网络控制器.通过设计递归神经网络估计和补偿外界环境干扰,利用S面函数使水下机器人快速到达期望位置并保持稳定,结合递归神经网络和系统动力学模型设计鲁棒函数进一步提高非线性系统在视觉控制中的可靠性和稳定性.最后,在近海自然养殖条件下对海生物进行视觉跟踪控制实验,实现了对海生物目标的主动吸取控制,验证了该控制器的功能.     

一种水下机器人传感器故障诊断与容错控制方法

采用自适应滤波器ＦＩＲ 对水下机器人进行在线自适应建模,并利用ＬＭＳ算法来调节滤波器的权系数．通过对滤波器权系数和误差信号平方的分析,实时检测出传感器的故障,并应用ＦＩＲ 滤波器输出替代故障传感器信号,实现传感器故障情形下水下机器人容错控制．应用该方法对Ｏｕｔｌａｎｄ１０００水下机器人传感器的故障进行检测和容错,实验结果表明所提故障检测方法准确可靠,具有较好的容错效果．     

适于水下船体的爬壁机器人关键技术及其研究进展

水下船体表面清刷和检测为爬壁机器人开辟了新的应用领域,其特点是机械本体稳定地吸附在水下船体表面上,同时能够灵活地完成移动、转向、越障等行走功能,进而完成针对船体表面的检测、清刷等作业。文中重点介绍了几种水下船体作业的爬壁爬行机器人,并对机器人的吸附和行走两个关键技术进行了分析,总结了水下船体作业机器人研究中的一些难点问题及其发展趋势。     

小型水下观测机器人设计与控制的研究

为适应核电反应堆大修组件检测以及石油、水下养殖、考古、探矿、航运及水下工程监测等一些危险的或人不方便检测的水下作业环境,而现有检测设备存在体积较大、费用昂贵、功能不完善等问题,提出了一种小型水下观测遥控式机器人的设计方法,重点解决了结构设计和远程控制中有关的密封方式、机械手设计、摄像机云台设计、驱动方式、水下控制等问题,并通过实验验证了该设计方法的可行性和有效性;相比同类产品,具有性能稳定、功耗低、价格低廉等优点。     

水下滑翔机器人控制系统设计与实现

本文以水下滑翔机器人为研究对象,首先简要介绍了水下滑翔机器人的总体结构,然后重点研究了其控制系统的设计方案,阐述了控制系统软、硬件的设计与实现,通过水下滑翔机器人湖试验证了控制系统设计合理,运行正确,实现了水下滑翔机器人的基本运动。     

基于声发射技术的管道泄漏检测无线智能传感器的设计

设计了基于声发射技术的管道泄漏检测无线智能传感器。它将智能化功能结合到传感器中一进行了敏感元件的选型、硬件电路和传感器外形结构的设计,并编写了传感器接口应用程序。将该智能传感器用于管道泄漏检测实验,结果表明：该传感器司很好地应用于管道泄漏信号检测,集成度高。     

面向应急机器人的机械臂无线控制系统设计

针对处理油气场站有毒气体泄漏事故的应急机器人,设计一种基于DSP和AR9331模块的机械臂无线控制系统。该系统用6个舵机配合金属支架搭建机械臂硬件结构,以TMS320F28335 DSP为核心处理器,利用其ePWM模块驱动舵机,同时通过AR9331 WiFi模块和DSP的SCI模块实现DSP与上位机之间的无线通信,由此完成了该无线控制系统的全部搭建。实验过程中,在上位机端通过无线通信模块向DSP发送各种控制指令,对各个舵机进行协调控制,从而控制机械臂进行清理障碍物、启闭阀门等应急处理操作,验证了该无线控制系统的可行性。实验结果表明该机械臂无线控制系统控制精度高、调节速度快、可靠性高。机械臂能够在0.5s内接收并完成指令,舵机角度误差在1°以内,满足应急机器人的操作需求。     

基于声发射技术管道泄漏检测无线智能传感器的设计

设计了基于声发射技术的管道泄漏检测无线智能传感器。它将智能化功能结合到传感器中一进行了敏感元件的选型、硬件电路和传感器外形结构的设计,并编写了传感器接口应用程序。将该智能传感器用于管道泄漏检测实验,结果表明：该传感器司很好地应用于管道泄漏信号检测,集成度高。     

英国新型水下机器人HYBALL

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,水下机器人日新月异.水下机器人的功能越来越全,操作越来越方便,体积却越来越小.HYBALL水下机器人是英国HYDROVISION有限公司于九十年代开发研制的最新产品.该机器人是在英国八十年代的DUPLUS、UFO等水下机器人的基础上,吸收其优点,开发研制出来的.开发它的指导思想是“操作简单,成本低廉,保养维修方便,性能先进可靠,功能齐全”.     

基于动态压力变送器的输油管道泄漏检测与定位系统

设计了一套基于动态压力变送器的输油管道泄漏检测与定位系统,阐述了其系统组成和检测原理.通过动态压力变送器获取管道的动态压力信号,采用基于经验模态分解的方法提取信号的特征向量,再利用支持向量机实现对管道泄漏的识别.最后采用相关时延估计算法获得管道泄漏点的位置.通过现场应用实例表明,动态压力变送器具有更高的检测灵敏度和泄漏分辨力.该系统能够对管道泄漏进行正确识别,可以有效地降低误报警率,并提高了泄漏检测的灵敏度和定位精度.     

基于DSP的管道泄漏信号检测系统的设计

针对现有的自来水管道泄漏点检测仪器存在着仅能单纯检测轴向缺陷位置,而不能检测周向缺陷位置的不足问题,结合城市供水管道泄漏信号的特征,论文介绍了一种采用速度分解法分析自来水管道泄漏信号的方法。系统采用TMS320F2812信号处理器,通过对8路压电传感器检测到的缺陷信号采用滤波算法和相关算法分析,精确识别出自来水管道在轴向和周向泄漏信号的缺陷位置,轴向精度达到±0.2cm,周向精度达到±0.4cm,并实现将检测结果无线数据通信的功能;该系统具有实时性、抗干扰能力强、系统扩展方便和操作简单的特点。     

水下机器人嵌入式基础运动控制系统

从硬件和软件两方面详细地讨论了水下机器人嵌入式基础运动控制系统的体系结构,从根本上改变 了以往水下机器人运动控制系统依靠上位机与下位机相结合的体系结构.同时详细阐述了水下机器人基础运动控 制的整个信息流程.最后通过海上试验验证了整个基础运动控制系统的可行性和可靠性.