谷海涛
- 作品数：17 被引量：18H指数：3
- 供职机构：中国科学院更多>>
- 发文基金：中国人民解放军总装备部预研基金机器人技术与系统国家重点实验室开放基金中国科学院国防科技创新基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术交通运输工程机械工程理学更多>>
- USV拖曳回收AUV动态过程仿真研究
- 2022年
- 为了分析水面无人艇(USV)回收水下自主航行机器人(AUV)过程中不同工况下的运动状态,利用Adams建立回收系统模型和AUV动力学方程来模拟AUV回收状态,预测AUV在不同拖曳速度、收缆速度和对接点对AUV姿态的影响。通过改变拖曳速度、收缆速度和不同对接点,发现随着拖曳速度变大、收缆绳速度变慢和恰当的对接点AUV抬首角会变小。Adams模拟仿真结果表明选择快的拖曳速度、慢的收缆速度和B对接点对AUV回收姿态影响较小,提高回收的稳定性和减少现场湖试过程。
- 高东勇郭忠峰谷海涛谷海涛孟令帅
- 关键词：AUV动力学方程
- 基于已知地形信息的海底机器人路径规划
- 2022年
- 路径规划是实现机器人智能化的重要组成部分,规划路径的优劣在很大程度上决定了机器人执行任务的效果.传统的路径规划算法,例如基于图搜索的dijkstra算法和其改进后的A∗算法,以及基于采样的RRT(rapidlyexploring random tree)算法和其改进后的RRT∗算法,仅仅考虑了避障问题;基于插值曲线的算法可以产生较为光滑的轨迹;基于数值优化的算法可以将机器人速度、加速度等加入损失函数,通过优化求解,产生动力学特性较好的轨迹.然而,面对当前越来越精确、丰富的先验地形信息,鲜有算法可以充分利用他们.对此,基于海底数字高程地图(digital elevation map,DEM),提出扩展A∗算法及FM(fast marching)算法改进算法,能够利用先验地形信息提高路径规划的效果.通过仿真分析,对比3种算法:扩展A∗算法、TC FM(terrian cared fast marching)和TC FM∗算法,仿真结果表明,扩展A∗算法求解速度更快、局部规划能力更强,TC FM和TC FM∗算法所求得的路径更短、更光滑.
- 高存璋谷海涛
- 关键词：路径规划
- 基于序列近似优化方法的水下航行器水动力外形优化设计
- 2022年
- 为了解决复杂工程优化问题中计算效率与代理模型精度之间的矛盾,本文基于最大最小距离准则和最小化代理模型预测准则提出一种多点加点准则,构建改进序列近似优化方法的算法流程。以二维Rosenbrock函数和Golinski减速器优化问题为例,与传统方法相比,改进方法得到的全局最优解精度更高,所需构造样本更小。将该方法应用到某型水下航行器水动力外形优化问题中,以巡航阻力系数和空间损失率最小为目标,建立优化问题的数学模型,原始计算模型仅调用80次之后优化收敛,大大提高了设计效率,优化方案巡航阻力系数和空间损失率比初始方案分别降低了9.81%和0.28%。研究表明,改进序列近似优化方法可显著提高代理模型精度,相同计算条件和时间下,具有更高的优化效率和优化精度。
- 高伟高伟谷海涛谷海涛孙原王旭辉
- 关键词：水下航行器
- 深海AUV无动力垂直下潜运动特性研究
- 2024年
- 深海AUV(自主水下机器人)采用无动力下潜方式能有效节约能源,但是水平或小纵倾角姿态下潜用时较长,水平偏移大。为提高下潜速度,减小下潜偏移距离,对AUV无动力垂直下潜过程进行研究。使用四元数代替欧拉角得到AUV运动方程,并加入洋流和浮力数学模型,通过Simulink仿真模块建立AUV垂直下潜运动仿真方法,解决垂直下潜产生的姿态角解算奇异性问题。通过设置不同仿真工况,得到AUV垂直下潜运动状态量受负浮力、重浮心距离、舵角、初始纵倾角及环境扰动力的作用规律。结果表明,AUV采用垂直下潜方式,可实现较大的下潜速度,同时减小水平偏移距离;洋流扰动是垂直下潜运动产生水平偏移的主要原因;下潜深度6000 m时,浮力变化扰动导致末端下潜速度减小30%,下潜时间增加21%。
- 王宁王宁高浩谷海涛谷海涛
- 关键词：运动仿真四元数
- AUV自主回收捕获机构设计与分析被引量：2
- 2020年
- 设计了一种用于AUV自主回收的捕获式回收机构。以回收过程中声光导引精度及AUV自主航行精度为设计输入,设计捕获式回收机构。研究导向机构开角及导向杆长度对AUV对接受力影响,并分析2种回收机构外形方案对于AUV航行阻力影响。经过仿真及试验验证,回收机构动作成功率大于80%,回收机构对AUV阻力影响小于9%。
- 白桂强谷海涛谷海涛王子庆高伟
- 关键词：水下机器人受力分析
- 无动力运载器倾斜爬升式上浮特性分析被引量：2
- 2020年
- [目的]为保证无动力运载器的上浮参数以及出水姿态满足要求,对无动力运载器倾斜爬升式上浮特性进行分析。[方法]基于STAR-CCM+的重叠网格技术、动态流体相互作用(DFBI)以及流体体积(VOF)波模型,采用CFD数值计算方法,对无动力运载器上浮过程进行动态仿真,研究无动力运载器自身比重、质心与浮心位置、舵角以及释放初速对其倾斜爬升式上浮参数以及出水姿态的影响。[结果]结果表明:当净浮力为运载器排水重量的0.15倍时,运载器纵倾角稳定在45°附近;当净浮力为运载器排水重量的0.10倍时,运载器在倾斜的过程中会经历一个回摆过程;并非净浮力越大,运载器上浮的垂直速度就越快,当净浮力为运载器排水重量的0.20倍时,上浮的垂直速度反而最小。[结论]研究结果可为无动力运载器的总体布局和控制设计以及其他领域应用无动力运载器的可行性分析提供一定参考。
- 张海洋张海洋谷海涛谷海涛林扬冯萌萌
- 关键词：无动力运载器
- 基于USV的AUV布放回收系统设计与实现
- 2023年
- 为了解决目前布放回收自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)自动化水平低、工作效率低、危险性高等问题,研制了一款基于无人水面船(unmanned surface vessel,USV)的AUV自主布放回收系统。首先,通过分析国内外常用AUV布放回收方式和布放回收系统,设计了AUV布放回收系统,并对其工作原理进行分析;其次,分别从力学分析、数值仿真等角度研究了布放回收系统的动力学、静力学及接触碰撞问题;最后,搭建了系统原理样机并进行了陆上实验和湖上实验,通过实验验证了所设计的布放回收系统稳定可靠、操作简单、通用性好,可以有效提高AUV自主布放回收的效率。所设计的基于USV的AUV布放回收系统具有良好的应用前景。
- 李明烁孟令帅谷海涛谷海涛张明远
- 关键词：自主水下机器人
- 面向AUV自主回收的拖曳装置水动力特性研究被引量：2
- 2021年
- 本文根据无人水面艇(USV)回收自主水下机器人AUV需求,设计了一款V型拖曳装置(V型翼)。通过STAR-CCM+流体仿真分析软件,在航速3 kn情况下,采用空间拘束法求解了V型翼的部分水动力系数,建立了V型翼水动力模型,并进行运动稳定性分析。外场试验数据分析结果显示,稳定拖曳状态下,舵角和V型翼纵倾角具有响应关系,对其进行公式推导,将计算值与实测数据进行对比,两者吻合程度较好。
- 唐东生谷海涛谷海涛孟令帅孟令帅高伟
- 关键词：水动力系数稳定性
- 减速翼对深海运载器近水面运动特性影响分析
- 2023年
- 为探究波浪和减速翼共同作用对深海运载器近水面出水和垂荡运动的影响规律,采用数值方法,分析不同减速翼张角和海况等级下运载器近水面运动受到的波浪载荷及其运动响应特性,并提出一种函数拟合的短期波浪力时域建模方法。研究结果表明:减速翼对运载器近水面垂荡运动有显著的抑制作用,减速翼张角越大,运载器实现水面稳定所需的垂荡次数越少,垂荡运动周期越短;低海况下运载器状态参数波动范围逐渐减小,高海况状态参数波动范围先减小后增大,在1 T波周期内垂向速度和纵倾角达到极小值,1 T~2 T波周期内纵倾角逐渐回复到90°;正弦和函数和非线性最小二乘法拟合适用于波浪载荷的短期时域建模。
- 赵志超谷海涛谷海涛林扬高浩
- 关键词：波浪力函数拟合
- 深海AUV无动力下潜运动特性研究被引量：5
- 2021年
- 为探究深海AUV无动力下潜过程中的运动特性,提高下潜运动预报精度,本文考虑海流和浮力变化影响,基于AUV空间运动方程,建立了其稳态无动力下潜运动的仿真方法.通过改变控制输入参数,揭示了AUV各状态量与净负浮力、重心位置、舵角及海洋环境之间的变化规律.结果表明:海流和浮力变化会使AUV的运动状态作出相应调整,以适应流动情况变化,但运动姿态始终是稳定的;无动力螺旋下潜可大大改善AUV在水平面内的漂移距离;相同环境干扰下,AUV下潜速度越快,耗时越短,其漂移距离越小.
- 高伟高伟谷海涛谷海涛谷海涛
- 关键词：运动仿真海流
