水下机器人文献综述
国外水下无人潜航器及其通信技术发展综述
国外水下无人潜航器及其通信技术发展综述一、本文概述随着科技的快速发展，无人潜航器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）作为海洋探索与利用的重要工具，已经吸引了全球科研人员和工程师的广泛关注。
作为无人潜航器的重要组成部分，水下通信技术对于实现潜航器的远程控制、数据传输、多潜航器协同作业等功能具有关键作用。
本文旨在综述国外水下无人潜航器及其通信技术的发展现状与趋势，分析当前主流通信技术的优缺点，并探讨未来可能的研究方向和应用前景。
通过对国外相关文献的梳理和分析，本文旨在为国内外从事水下无人潜航器及通信技术研究的学者和工程师提供有益的参考和启示。
二、国外AUV的发展现状近年来，随着科技的飞速发展，国外在自主水下航行器（AUV）领域取得了显著的进步。
AUV作为水下无人潜航器的一种，其自主导航、环境感知、任务执行等能力不断增强，为海洋科学研究、海底资源勘探、水下搜救等领域提供了有力支持。
在硬件设计方面，国外的AUV技术日趋成熟。
许多先进的AUV已经实现了小型化、模块化、高度集成化，以适应不同复杂度的水下环境。
例如，某些AUV采用了先进的推进系统，包括矢量喷水推进器、机械式螺旋桨等，以提高其机动性和稳定性。
同时，为了应对深海高压、低温等极端环境，AUV的耐压壳体和材料技术也在不断更新，确保了AUV的安全性和可靠性。
在软件技术方面，国外的AUV已经实现了高度智能化和自主化。
通过集成先进的算法和人工智能技术，AUV可以自主完成路径规划、环境感知、目标识别等任务。
随着深度学习技术的发展，AUV在图像识别、声呐信号处理等方面也取得了显著突破，进一步提升了其在水下复杂环境中的作业能力。
在通信技术方面，国外的AUV同样取得了长足的进步。
为了实现在水下环境中的数据传输和远程控制，研究人员开发了一系列高效、稳定的水下通信技术。
例如，某些AUV采用了高速水声通信技术，实现了与水面基站或卫星的实时数据传输；还有研究团队在探索利用电磁波或光学通信技术在水下环境中实现数据传输的可能性。
水下机器人推进系统综述
水下机器人推进系统综述水下机器人是一种能够在水下运行的自主或遥控设备，具有多种功能，如科学、探险、搜索、拍摄和维修等。
随着水下机器人的广泛应用，推进系统作为水下机器人的重要组成部分越来越受到关注。
本文将综述当前水下机器人推进系统的主要技术和发展趋势。
水下机器人推进系统通常由两部分组成：推进器和控制系统。
推进器是将电能转化为机械能，并推动水下机器人前进的关键组件。
根据推进方式的不同，水下机器人的推进系统可分为以下几类：1. 螺旋桨推进系统螺旋桨推进系统是水下机器人最常用的推进系统之一。
它的工作原理类似于船只的推进系统，即通过螺旋桨旋转产生推力，从而推动水下机器人前进。
螺旋桨推进系统的主要优点是推力大、速度快、可靠性高。
同时，由于螺旋桨的构造相对简单，螺旋桨推进系统的成本相对较低。
缺点是噪声大，不适合进行需要低噪声环境的科学任务；同时，当水下机器人行进过程中遇到障碍物时，螺旋桨易受到损坏。
喷水推进系统是通过微型喷嘴将水喷出，产生向反方向的反冲作用，从而推动水下机器人前进。
其优点是推进力稳定，适合进行需要精细定位的科学任务；同时，由于没有机械接触，因此可以减少噪声污染。
缺点是速度较慢，适用范围相对较窄。
制动推进系统又称为垂直推进系统。
它是利用一组垂直向下喷射的喷嘴产生力量，从而令水下机器人上升或下沉，同时可调整喷嘴的速度和位置以改变方向。
优点是操作简单、控制精度高、速度较快。
缺点是燃料消耗较快，续航能力有限。
水下机器人的控制系统是保证水下机器人推进系统有效运行的关键。
控制系统包括推进器系统的驱动与控制、水下机器人运动控制、通信和电源等。
水下机器人的控制系统要求高精度、高可靠性、高适应性、低能耗等特点。
各种控制器和传感器、动力电池和其他系统电子元器件的无线集成是水下机器人的发展趋势之一。
总的来说，随着水下机器人的应用不断扩大，其推进系统也得到了快速的发展。
未来随着无人机、人工智能、机器视觉、大数据等新技术的不断推广应用，水下机器人推进系统将更加智能化、高效化、可靠化。
水下机器人技术的发展
水下机器人技术的发展随着科技的不断进步，人们对水下机器人技术的需求越来越多。
水下机器人技术主要应用于海底勘探、水下工程、水下考古、水下科学研究等领域，对人类社会的发展起到了十分重要的作用。
本文将从水下机器人技术的发展历程、目前的应用领域、未来的发展方向等几个方面来探讨这一话题。
一、水下机器人技术的发展历程水下机器人技术的起源可以追溯到上世纪50年代。
当时，美国开始了一个名为“蒸汽笛号”（Whale）的水下探测计划，旨在开发一种能够在水下执行任务的机器人。
这项计划最终成功地研制出了第一代水下机器人“万能号”（Man-in-the-Sea）。
自此之后，水下机器人技术开始逐步发展起来。
在过去的几十年，水下机器人技术得到了长足的进展。
特别是在海底石油勘探、水下考古、水下维修等领域，水下机器人已经成为了不可缺少的工具。
据统计，截至2018年，全球已经有超过4000台水下机器人投入使用，其中包括了着名的“深渊探测器”、“探索”号以及“革命”号等。
二、目前的应用领域目前，水下机器人技术的应用领域非常广泛。
以下是一些主要的应用领域。
1.海洋资源勘探水下机器人技术在海洋资源勘探方面有着广泛的应用。
通过使用水下机器人，人们可以快速检测出海中地形的变化、水下矿床及海洋生物的分布情况，为海洋资源开发提供了重要的数据支持。
2.水下工程水下机器人技术在水下工程方面也有着十分广泛的应用。
使用水下机器人可以避免人员直接下潜的危险性，同时可以大大提高工作效率。
当前，水下机器人在海底油井维修、水下管道铺设、水下桥梁安装等方面的应用越来越广泛。
3.水下考古水下机器人技术也可以应用于水下考古领域。
通过使用水下机器人，可以对古代遗址、沉船遗址等进行三维扫描，提取详细的数据，同时也可以大大降低人员的安全风险。
4.水下科学研究水下机器人在水下生物研究、海洋环境监测、海底地质研究等方面也有着重要的应用价值。
比如，水下机器人可以用来探测深海生物、水下火山的分布情况等等。
水下机器人发展现状
水下自动机器人是一种非常适合于海底搜索、调查、识别和打捞作业的既经济又安全的工具。
在军事上，水下自动机器人亦是一种有效的水中兵器。
与载人潜水器相比较，它具有安全（无人）、结构简单、重量轻、尺寸小、造价低等优点。
而与遥控水下机器人（ROV ）相比，它具有活动范围大、潜水深度深、不怕电缆缠绕、可进入复杂结构中、不需要庞大水面支持、占用甲板面积小和成本低等优点。
水下自动机器人代表了未来水下机器人技术的发展方向，是当前世界各国研究工作的热点.我们可以通过大量的国际会议了解到当前国际上水下机器人研究发展的这种趋势。
更深——向深海发展地球上97%的海洋深度在6000 米以上，称之为深海。
研制6000 米的潜水器是许多国家的目标。
美国、俄罗斯、法国、中国等都拥有自己的6000 米级的AUV。
尽管ROV 和载人潜器也能达到这个深度，但发展水下自动机器人比其它潜器的造价要低得多，更经济。
更远——向远程发展水下自动机器人的分类方法有几种，其中一种是按照航程的远近分为远程和近程两类。
所谓远程是指水下自动机器人一次补充能源连续航行超过100 海里以上，而小于100海里称为近程。
远程水下自动机器人涉及的关键技术包括能源技术、远程导航技术和实时通信技术。
因此，许多研究机构都在开展上述关键技术的研究工作，以期获得突破性的进展。
也只有在上述关键技术解决后，才能保证远程AUV 计划的实施。
功能更强大——向作业型及智能化方向发展现阶段的水下自动机器人只能用于观察和测量，没有作业能力，而且智能水平也不高。
将来的水下自动机器人将引入人的智能，更多地依赖传感器和人的智能。
还要在水下自动机器人上安装水下机械手，使水下自动机器人具有作业能力，这是一个长远的目标。
水下机器人技术
水下机器人技术水下机器人技术是指在水下环境中使用机器人技术进行科学研究、资源开发和环境保护等工作的一种新兴技术。
随着科技的不断进步和发展，水下机器人技术已经发展成为一个独立的研究领域，并在海洋观测、海洋资源勘探、航行、水下作业、军事领域和水下探险等方面发挥着越来越重要的作用。
水下机器人技术的发展历程水下机器人技术的发展历程可以追溯到20世纪初期。
当时，人们已经开始研制可以在水下进行工作的机器人，比如用蒸汽机作为能源的海底采油机器人等。
随着工业技术的快速发展，电子技术、计算机技术和传感器技术等也得到不断完善，这使得水下机器人技术得以逐渐发展壮大。
1980年代，美国的深海探测器“阿尔文号”成功发现了钛合金菜刀一号号载具遗骸，结束了这个谜团。
2000年，中国的“海翼一号”探测器成功完成了南极附近的深海科学考察，这标志着中国在水下机器人技术领域具有了较强的研发实力。
水下机器人技术的应用领域海洋观测领域。
水下机器人可以对海底环境、海底生物和海底地形等方面进行详细观测和探测，从而了解海洋生态环境和海洋自然资源的分布情况。
同时，由于水下机器人可以进行长时间、高密度的观测，这也有利于对全球气候变化、海洋污染、自然灾害等方面进行精细的研究和预测。
海洋资源开发领域。
水下机器人可以广泛应用于海洋资源的勘探、开发和维护等方面。
比如，可以运用水下机器人技术对海底油气田、矿产资源和鱼类资源等进行勘探和开采，从而为人类的经济活动提供了无尽的能源和物质来源。
水下探险领域。
水下机器人为人类探险活动打开了另一扇门。
水下机器人可以代替人类进行危险性极大的水下探险任务，如寻找遗骸、深海潜水等。
这样可以使探测深度和工作时间得到大量提升，有助于解决许多人类无法直接解决的水下挑战。
水下机器人技术面临的挑战和解决方法水下机器人技术虽然有着众多的优点，但它所面临的实际问题也是比较严峻的。
其中一个问题是水下机器人的能量和电力供应问题。
由于水下机器人在水下环境中，缺乏插电等便利供电方式，因此需要开发出适合水下环境的稳定、高容量的电池。
国内外水下无人机应用研究
国内外水下无人机应用研究近年来，随着科技的不断发展，水下无人机的应用也越来越广泛。
无人机可以在水下执行各种任务，如水下勘探、测量、机械维护等，为人类的生产、生活带来了诸多便利。
本文将重点介绍国内外水下无人机的应用研究现状。
一、国内水下无人机应用研究我国自2008年开始研发水下无人机，短短10年间，水下无人机得到了长足的发展。
目前，在国内已经有多家企业研发生产水下无人机。
1、水下考古水下考古是水下无人机应用的一大领域。
以中山舰水下考古为例，浙江贝格科技公司研发的“深蓝号”水下机器人成功为该次水下考古提供了有力支持。
该机器人采用自主控制技术，可承担自主巡航、自主取样和自主处理证据等任务。
2、海洋勘探海洋是人们了解地球历史和人类发展的宝库，而海底深入广阔，传统的勘探方式并不能完全满足需要。
水下无人机的推出填补了这一空白。
我国的20余家企业研发的数十款水下无人机，都可以执行海洋勘探等相关任务。
3、防灾抢险防灾抢险是水下无人机又一重要的应用领域。
在灾难发生后，水下无人机可以快速进入水中，搜救被困人员或者检测灾害情况，为后续的救援工作做好充分准备。
例如，2018年厦门市出现水库泄漏事件，厦门市水务局通过无人机搜救，成功找到被困人员并成功抢救。
二、国外水下无人机应用研究随着海洋开发程度的提高，国外对水下无人机应用研究也十分重视，美国、日本、韩国、欧盟、加拿大等国家均有不少于5家以上的企业在此领域中进行研究和发展。
1、商业勘测水下无人机在商业勘测中也有广泛应用。
有些企业利用无人机搜寻探测海底的石油和天然气资源；还有一些企业将其应用于深海旅游，并为游客提供最佳的海底游览服务。
2、海洋环境监测水下无人机的环境监测使用较为广泛，可以为科研人员提供更多的信息。
例如，美国旧金山的Farallon反潜警戒网络，就采用了水下无人机进行水下热量监测和海流测量。
3、深海工程由于传统的海底运营成本高昂，深海平台维护困难，因此在深海工程中使用水下无人机的趋势也逐渐加强。
浅水水下机器人设计与控制技术工程研究
浅水水下机器人设计与控制技术工程研究一、本文概述随着海洋资源的日益重要和海洋探索的深入发展，浅水水下机器人作为一种重要的海洋探测工具，其设计与控制技术的研究显得尤为关键。
本文旨在探讨浅水水下机器人的设计与控制技术，分析当前的研究现状，并展望未来的发展趋势。
文章首先介绍了浅水水下机器人的定义、分类和应用领域，然后重点阐述了其设计与控制技术的核心要素，包括机械结构设计、动力系统设计、控制系统设计以及导航与定位技术等。
文章还讨论了浅水水下机器人在实际应用中面临的挑战和解决方案，如环境适应性、能源效率、操作稳定性等问题。
文章对浅水水下机器人的未来发展进行了展望，提出了可能的研究方向和技术创新点，以期为推动浅水水下机器人的设计与控制技术的发展提供参考和借鉴。
二、浅水水下机器人设计浅水水下机器人的设计是一个复杂且多学科的挑战，它要求结合机械、电子、通信和控制工程等多个领域的知识。
在设计过程中，必须考虑到各种环境因素，如水深、水流、水质、水温、光照条件以及可能遇到的障碍物等。
结构设计：浅水水下机器人的结构设计必须确保其在水下的稳定性和耐用性。
通常，机器人会被设计成流线型以减少水流阻力，并使用耐腐蚀的材料以防止海水侵蚀。
还需要设计合适的密封结构，以确保机器人的防水性能。
动力系统：动力系统的选择对于浅水水下机器人的性能至关重要。
通常，浅水水下机器人会采用推进器或螺旋桨作为动力来源，以驱动机器人在水下移动。
还需考虑能源供应问题，如使用电池或燃料电池等。
感知与导航系统：为了实现对环境的感知和导航，浅水水下机器人通常会配备各种传感器，如摄像头、声纳、雷达等。
这些传感器可以帮助机器人感知周围环境，识别障碍物，并实现自主导航。
通信与控制系统：通信与控制系统是浅水水下机器人的核心。
通过无线通信技术，机器人可以与地面站进行数据传输和指令接收。
控制系统则负责解析指令，并控制机器人的运动和行为。
任务模块：根据具体的应用场景，浅水水下机器人还可以设计各种任务模块，如采样器、摄像机、探测器等。
水下机器人推进系统综述
水下机器人推进系统综述水下机器人是指能够在水下执行各种任务的机器人，它们通常被用于海洋研究、海洋资源勘探、海洋环境监测、水下救援等领域。
水下机器人的推进系统是其重要组成部分之一，其性能直接影响着水下机器人的工作效率和任务执行能力。
本文将对水下机器人推进系统进行综述，包括推进方式、推进原理、推进器类型、发展现状等方面的内容。
一、推进方式水下机器人的推进方式通常包括螺旋桨推进、水喷推进和水下滑翔等几种方式。
螺旋桨推进是目前应用最广泛的一种推进方式，它通过螺旋桨的旋转产生推进力，驱动水下机器人前进。
水喷推进则是通过喷射水流产生反作用力来推动水下机器人，其优点是结构简单、速度快，适用于一些对速度要求较高的任务。
水下滑翔则是一种较新的推进方式，通过控制机器人的浮力和俯仰角度，使其在水下滑行，能够以较小的能量进行长距离的推进。
二、推进原理不同的推进方式有不同的推进原理。
螺旋桨推进是利用螺旋桨的旋转产生的动力来推进水下机器人，其原理类似于船只的螺旋桨推进。
水喷推进则是通过水流的喷射产生的反作用力来推动水下机器人，其原理类似于火箭发动机的工作原理。
水下滑翔则是通过控制机器人的姿态和浮力来实现水下滑翔，其原理类似于飞机的滑翔运动。
三、推进器类型根据不同的推进方式和应用场景，水下机器人的推进器类型也多种多样。
螺旋桨推进的推进器通常包括固定螺旋桨、可调螺旋桨和可变螺旋桨等。
水喷推进的推进器通常包括水喷口、水泵和喷嘴等。
水下滑翔的推进器通常包括控制舵和浮力调节装置等。
还有一些新型的推进器类型，如水下滑翔机的断面控制推进器和柔性推进器等。
四、发展现状目前，水下机器人的推进系统正朝着高效、节能、低噪音和多样化方向发展。
在推进方式上，螺旋桨推进仍然是主流，但水喷推进和水下滑翔等新型推进方式也在不断发展。
在推进原理上，传统的机械推进仍然占主导地位，但电动推进、水动力推进和生物启发式推进等新原理也在不断涌现。
在推进器类型上，传统的固定螺旋桨和水喷口仍然占主导地位，但可调螺旋桨、可变螺旋桨和分体式水喷推进等新型推进器也在逐渐被应用到水下机器人中。
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第一章
1.1 水下机器人有关概念
前言
水下机器人是能在水中浮游、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作的 方式使用机械手及其其他水下作业， 代替人或辅助人去完成某些水下作业的自动 化 装 置 。 依 据 其 控制 方 式 可 分 为 有 缆遥 控 水 下 机 器 人 (Remotely Operated Vehicle，简称 ROV)和无缆自治水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle， 简称 AUV)两大类[1]。ROV 作业时间长、数据传输快速可靠、整体决策能力高、 便于回收，但是活动范围受限、电缆缠绕、过于依赖人的控制。而 AUV 活动范围 大、潜水深度深、自身决策能力高，但是能源有限、成本高、设计难度大、风险 高损失大[2]。从集 ROV 与 AUV 两者优点于一体的思路研究，各国学者提出了介 于 ROV 和 AUV 之间的混合型水下机器人。日本海洋科学与技术中心(JAMSTEC)研 制的 UROVTKE[3]、美国研发了“海神”号(Nereus)HROV[4]均属于此类型。目前 我国在此方面也作了研究，提出 ARV(Autonomous&Remotely—operated Vehicl） 新型水下机器人概念，此新型水下机器人具有两种工作模式，既可作为传统的 ROV 使用又可作为 AUV 使用。针对大面积的搜索、探测，它可以像 AUV 一样利用 声纳、摄像机进行自主探索和测绘工作；一旦找到目标，潜器将可迅速转换成一 个 ROV，通过操作人员遥控进行近距离的成像和采样[5]。
《水下机器人》的文献综述
内容摘要
水下机器人依据其控制方式可分为有缆遥控水下机器人(ROV)和无缆自治水 下机器人(AUV)两大类。ROV 和 AUV 各有其优缺点。从集 ROV 和 AUV 两者优点的 思路出发，设计遥控自治水下机器人（ARV）。本文先从水下机器人的有关概、 关键技术、焦点问题出发，然后详细综述了国内外水下机器人的研究现状，对国 内外研究现状存在的的问题进行了分析和讨论， 并对 ARV 原理样提出了简单的设 计方案，最后对今后可进行的研究内容做了展望和总结。 关键词：水下捕捞机器人 ROV AUV ARV
1.4.6 水下导航技术
由于受到尺寸、重量及电源使用的限制，要在水下无人航行器上实现非常精 确的导航系统是相当困难的， 水下机器人导航系统的发展需要传感器数据的综合 和导航传感器技术的进展。水下机器人的导航系统有多种，如惯性导航系统、重 力导航系统、海底地形导航系统、地磁场导航系统、引力导航系统、长基线、短 基线和光纤陀螺与多普勒计程仪组成推算系统等， 目前被普遍看好的是光纤陀螺 与多普勒计程仪组成推算系统。
1.4.9 材料
水下机器人的材料技术开发的重点是廉价的轻型材料， 这类材料应具有大浮 力、大强度、耐腐蚀及抗生物附着等特点。目前水下机器人所用的浮力材料，主 要由 Flotation Technologies 的 FlotecTM 材料系列；Balmoral Offshore Engineering 的复合泡沫系统；Matrix Composites &Engineering 的 XIRSyn Macro 复合泡沫体系，可适应水深为 4500m；Trelleborg CRP 的 TrellsynTM 复 合材料系列[10]；目前较常用的水密壳体材料有高强度的铝合金、钢、钛合金、 丙烯酸塑料和玻璃等[11]。
1.4 水下机器人的关键技术
1.4.1 总体技术
水下机器人是一种技术密集性高、系统性强的工程，集几十种学科技术于一
体，相互牵制，设计时要在满足总体性的要求的情况下，相互协调。从流体动力 学角度来看，外形采用低阻的流线型体。结构采用重量轻、浮力大、强度高、耐 腐蚀、降噪的轻质复合材料。
1.4.2 仿真技术
1.4.4 智能控制技术
智能控制技术的体系结构是人工智能技术、各种控制技术在内的集成。软件 体系是水下机器人总体集成和系统调度，直接影响智能水平，它涉及到基础模块 的选取、模块之间的关系、数据（信息）与控制流、接口协议、全局性信息资源 的管理及总体调度机构。
1.4.5 路径规划技术
路径规划就是在具有障碍物的环境内，按照一定的评价标准，寻找一条从起 始状态（包括位置和姿态）到达目标状态（包括位置和姿态）的无碰路径[8]。 目前， 路径规划分为全局路径规划和局部路径规划，路径规划也是建立在水下机 器人对其环境了解程度的基础上的。 全局路径规划需要运动空间里完全的障碍物 信息， 而局部路径规划可以通过当前的声纳信息实时地规划。常用的有两种路径 规划方法，一种是坐标系旋转法，基本思想是将坐标系绕着 Z 轴旋转，直到 X 正半轴方向指向来流方向，在工作中保证机器人的姿态始终与 X 正半轴方向一 致。另一种是基于栅格的位形空间激活值传播法。
1.2 发展水下机器人的必要性
在浩渺的海洋中拥有丰富的生物资源、矿物资源、海洋能源和广阔的海洋 空间。海洋资源的开发和利用对人类未来的生存和发展将具有十分重要的意义， 海洋领域之探索将成为必然的发展趋势[6]。而水下机器人是海洋开发的重要工 具。
1.3 《水下机器人》文献综述目的
通过翻阅这些参考资料和文献，初步了解了国内外水下捕捞机器人的发展 现状、 设计形式和设计方案。然后自主研制出具有自主知识产权的多功能新型水 下机器人系统，该系统具有流线型结构，通过自身的六个推进器相互配合，完成 水下各个方向的运动。
图 1-12LBV150-4
英国 AC-CESS 公司的 AC-ROV 100(图 1-13)具有单个人在 3 分钟内单手完成 布放的快速简单的特点。AC-ROV 100 长 203mm，宽 152mm，高 146mm，可以灵活 的进入直径 190mm 的管道。 重量仅为 3kg， 潜深 100m。 4 个水平推进器矢量分布， 使其前推进器数等同于 4 个以及侧推进器数也等同于 4 个。 AC-ROV100 的推进器 矢量分布设计使其侧推与前推等同动力，使其前后左右运动可以拥有相等的速 度，从而也可以在给定的任意方向流场环境中使 AC-ROV100 保持稳定状态。 AC-ROV 100 还拥有 2 个垂向推进器，可以控制 ROV 的上下与倾斜。配有深度、 温度、潮湿和进水检测传感器，可以监视 ROV 工作环境和自身参数[18]。
第二章
2.1 国内外研究现状
主体部分
ROV 是远程无人有缆的遥控操作潜器，通过一根电缆和水面船连接从而获得 能源，控制命令并进行通讯。 ROV 的雏形是几个美国人想要观察神秘的海底世 界，于是在上世纪 50 年代，他们将普通摄像机密封在防水壳体内将摄像机送入 了海底， 形成了第一代第一个浮游式有缆水下机器人呢。世界上真正意义上的第 一个 ROV 是 1960 年美国研制的“CURV”。1966 年 1 月美国利用“CURV”在大西 洋西班牙外海打捞起一颗因轰炸机失事失落的氢弹， 氢弹的成功打捞引起了全世 界的极大轰动，从此人们开始重视 ROV 技术的研究[15]。 “RCV-125”——世界上第一个商业化的 ROV,于 1975 年问世。“RCV-125” 属于观察型 ROV，因为外形像一只球，所以又称作“眼球”。“眼球”首先被应 用在了北海油田和墨西哥湾[11]。“RCV-150”型 ROV 是在“RCV-125”的基础上 由 Hydro Produets 公司在 1978 年到 1980 年设计改装出来的（图 1- 1） 。RCV-150 最大下潜深度可达 914m，拥有四个推进器，可用于水下管道连接，还可以为水 下钻井提供帮助
1.4.10 低速控制
水下机器人的低速控制装置包括五个基本部分， 即水下机器人平衡和攻角的 可变压载系统、 六自由度定位的垂直和横向推进器、为高速航行提供升力的艉控 制面和控制前进/后退运动的轴向推进器。
1.4.11 低阻力技术
设计研发水下机器人形状时，需综合考虑其内部空间的使用情况及布放/回 收的难易程度等因素。 目前各研究机构正在继续研发水下机器人的新型流体动力 设计，但目前的设计大多采用鱼雷形状。1.4.12 降噪技术
目前研发的水下机器人降噪方法包括采用机械隔离装置、吸声外壳涂层、低 噪音推进电机、螺旋桨和泵喷方式等。
1.5 目前水下机器人主要焦点问题
水下机器人未来的发展方向为智能化、远程化、往深处发展，而续航能力 是亟待解决的问题[12-13]。在控制和信息处理系统中，采用图像识别、人工智 能技术、 大容量的知识库系统，以及提高信息处理能力和精密导航定位的随感能 力等。大多数水下机器人运动控制方法的研究还都停留在仿真的阶段上[14]。
由于水下环境复杂多变， 且不可接近，使得对真实硬件与软件体系的研究和 测试比较困难。为此在水下机器人的方案设计阶段，要进行仿真技术研究，内容 为两部分：平台运动仿真和控制硬、软件的仿真。
1.4.3 水下目标探测与识别技术
目前， 水下机器人用于水下目标探测与识别的设备仅限于合成孔径声纳[7]、 前视声纳和三维成像声纳等水声设备。
小型 ROV 多数是低成本的 ROV，其中大部分是以电力为能源，正常工作水深 在 300m 或 300m 以下。这类水下机器人呢主要任务是检测和观察。目前由于电力 能源系统技术的改善，小型 ROV 得到了快速发展，在容量、深度和性能方面得到 了显著调高。小型 ROV 的造价一般大约在 10000~100000 美元。目前小型 ROV 在 水下娱乐、打捞救助、水产养殖、科学研究、大坝和水路及港口检测、城市地下 管道检测、 水下训练和航运及核设施检查、近海检查和观测任务等方面得到了广 泛的应用。 1981 年国际水下公司出售的 RASCL 是最早市售的小型 ROV，售价为 45000 美元。1984 年国际深海系统公司出售的 MINIROVER 售价为 286000 美元。1985 年深海工程公司出售的 Phantom 售价为 30000 美元。目前，这类小型 ROV 的数量 占所有 ROV 数量的比例大约为 22%。 美国 seaBotix 公司生产的 ROV 一般成系列化，LBV150-4（图 1-12）额定 下潜深度 150m，长 530mm，宽 245mm，高 254mm，对角线长 353mm，在空气中重 11kg， 使用耐压壳体和聚乙烯框架作为安装架及保护框架。配备 4 个无刷直流推 进器，前向 2 个，推力 7kgf~15.4kgf；1 个垂向推进器，推力 3kgf~6.6kgf；1 个侧向推进器，推力 3kgf~6.6kgf，在水面运动时速度可到 3 节，最大抗流能力 2 节。配有 520 线摄像头以及 180°旋转云台，可观察 270°范围内景物。配有 方向、深度和温度传感器。配备了 8mm150m 长零浮力缆，通过凯夫拉加强，工作 强度为 100kgf，破断强度为 700kgf，通过内部的屏蔽双绞线传输电源和控制信 号，通过普通双绞线传输视频信号。LBV150-4ROV 坚固、耐用、体积小巧，转动 灵活，操作使用简单，维护方便，质量可靠的，并且配备了工业级摇杆和防水键 盘,可以控制 ROV 的前进、后退、转向、上浮、下潜和侧移，而且还可以控制照 明灯的强度和摄像头的转动和俯仰，可以调整摄像头焦距[17]。