수중 로봇 개발의 6 대 핵심 기술인 수중 로봇은 시뮬레이션, 지능 제어, 수중 목표 탐지 및 인식, 수중 항법 (위치), 통신, 에너지 시스템 등 6 대 기술을 포함한 수십 개의 전문 분야를 포괄하는 고도로 밀집된 체계적인 프로젝트입니다.
시뮬레이션 기술: AUV 의 작업 영역은 인적이 드문 해양 환경이기 때문에 환경 복잡성으로 인해 연구원들은 AUV 의 하드웨어 및 소프트웨어 시스템을 연구하고 테스트하기가 어렵습니다.
따라서 수중 로봇의 방안 설계 단계에서 연구원들의 시뮬레이션 기술에 대한 연구는 두 부분으로 나뉜다.
첫째, 플랫폼 모션 시뮬레이션.
주어진 기술 지표와 수중 로봇의 작동 패턴에 따라 로봇 플랫폼의 외형을 설계하고 수력실험을 실시하여 시뮬레이션에 필요한 수력매개변수를 얻었다.
운동의 수학적 모델이 수립되고 경계 조건이 결정되면 유체 역학 매개변수와 작업 조건 계산 플랫폼의 동력 응답을 활용할 수 있습니다.
사양에 따라 플랫폼 동작 상태가 예상과 다를 것으로 추정되는 경우 플랫폼 크기, 무게 중심 등의 기술 매개변수를 조정하고 요구 사항이 충족될 때까지 시뮬레이션합니다.
둘째, 하드웨어 및 소프트웨어 시뮬레이션을 제어합니다.
제어 하드웨어 및 소프트웨어가 플랫폼에 로드되기 전에 실험실에서 독립 실행형 성능 테스트를 수행한 다음 시뮬레이터에서 통합 시스템을 시뮬레이션하고 시뮬레이션 성능을 평가하여 제어 시스템이 물에서 디버깅되고 테스트될 위험을 줄입니다.
컨텐츠 팩 씰, 간섭 방지, 기계 및 전기 매칭, 소프트웨어 디버깅
또한 이러한 시뮬레이터는 주로 시뮬레이션 플랫폼, 등가 부하, 시뮬레이션 통신 인터페이스, 시뮬레이션 워크스테이션 등으로 구성됩니다.
수중 로봇 인스턴스: 지능형 제어 기술: 지능형 제어 기술은 수중 로봇의 자율성을 높이기 위한 것입니다. 그것의 구조는 인공 지능 기술과 다양한 제어 기술의 통합으로 인간의 뇌와 신경계에 해당한다.
소프트웨어 아키텍처는 수중 로봇의 전체 통합과 시스템 스케줄링으로 지능 수준에 직접적인 영향을 미칩니다. 기본 모듈 선택, 모듈 간 관계, 데이터 (정보) 및 제어 흐름, 통신 인터페이스 프로토콜, 글로벌 정보 자원 관리 및 전체 스케줄링 메커니즘을 포함합니다.
수중 표적 탐지 및 인식 기술: 현재 수중 로봇이 수중 표적 탐지 및 인식에 사용하는 장치는 합성 구멍 지름 음파 탐지기, 전방 음파 탐지기, 3D 영상 음파 탐지기 등의 수중 음향 장치로 제한됩니다.
합성 구멍 음파 탐지기는 합성 구멍 음파 탐지기의 일종으로, 시간을 이용하여 공간을 바꾸고 작은 구멍 지름으로 큰 구멍 지름 음향 배열을 얻는다. 정찰, 탐사, 고해상도 이미징, 대면적 지형 측정 등에 적합한 소형 수중 로봇에 적합합니다.
전방 음파 탐지기로 구성된 자율 탐지 시스템은 전방 음파 탐지기의 이미지 수집 및 처리 시스템을 가리킨다. 수중 컴퓨터 네트워크의 관리 하에 대상에 대한 이미지 정보를 자체적으로 수집하고 식별하여 대상을 추적하고 수중 로봇을 안내합니다.
반복적인 실험을 통해 수중 대상 이미지의 피쳐 추출 및 일치 방법을 찾아 여러 대상 데이터베이스를 구축했습니다.
특히 대상 이미지에서 픽셀 수가 적은 경우 여러 대상의 분류 인식 문제를 잘 해결할 수 있습니다.
시스템의 검사 결과는 대상과 로봇 사이의 거리와 방위를 제공하여 수중 로봇의 충돌과 조작을 위한 근거를 제공한다.
수중 표적 인식을 위한 3D 이미징 음파 탐지기는 완전히 디지털화되고, 프로그래밍 가능하며, 유연하고, 쉽게 수정할 수 있는 모듈식 시스템입니다.
수중 목표의 모양 정보를 얻을 수 있어 수중 표적 인식에 유리한 도구를 제공한다.
수중 항법 (위치) 기술: 자율 수중 로봇의 항법 시스템은 관성 항법 시스템, 중력 항법 시스템, 해저 지형 항법 시스템, 지자기 항법 시스템, 중력 항법 시스템, 긴 기준선, 짧은 기준선, 광섬유 팽이와 도플러 측정기로 구성된 계산 시스템 등 여러 가지가 있다.
가격과 기술로 인해 광섬유 팽이와 도플러계계계계로 구성된 컴퓨팅 시스템이 보편적으로 눈에 띈다.
이 시스템은 가격, 규모, 정밀도 등에서 수중 로봇의 요구를 모두 충족시킬 수 있으며 국내외에서 연구 개발 중이다.
통신 기술: 현재 주요 통신 방식은 광섬유 통신과 수중 음향 통신이다.
광섬유 통신은 광 트랜시버 (수면), 수중 광 트랜시버 및 광섬유 케이블로 구성됩니다.
데이터 전송 속도가 높고 (100Mbit/s) 간섭 방지 기능이 높다는 장점이 있습니다.
단점은 수중 로봇의 작동 거리와 기동성을 제한하며 일반적으로 케이블이 있는 수중 로봇에 사용된다는 것이다.
수중 음향 통신은 수중 로봇이 장거리 통신을 실현하는 유일한 이상적인 통신 방식이다.
수중 음향 통신을 실현하는 주요 장애물은 무작위 다중 경로 간섭이다. 광범위한 높은 데이터 전송 요구 사항을 충족하기 위해서는 많은 기술적 문제를 해결해야 합니다.
에너지 시스템 기술: 수중 로봇, 특히 자율식 수중 로봇은 수명이 길고, 부피가 작고, 무게가 가벼우며, 에너지 밀도가 높고, 재사용 가능하며, 안전하고, 비용이 저렴합니다.
현재 에너지 시스템은 주로 열 시스템과 전기 화학 에너지 시스템을 갖추고 있다.
열 시스템은 수중 로봇의 에너지를 폐쇄 사이클, 화학 및 핵 시스템을 포함한 열과 기계 에너지로 변환하는 것이다.
그 중 화학반응 (납산 배터리, 은아연 배터리, 리튬 배터리) 은 수중 로봇에 에너지를 공급하는 실용적인 방법이다.
전기 화학 에너지 시스템은 양성자 교환막 연료 전지를 사용하여 수중 로봇 동력장치에 필요한 성능을 만족시킨다.
이 배터리는 에너지 밀도가 높고, 전력 효율이 높으며, 작업 시 발열이 적고, 시동과 폐쇄가 빠르다는 특징이 있다.
하지만 이 기술은 여전히 적절한 조용한 펌프, 가스관 배치, 고체 전해질, 연료와 산화제를 효과적으로 저장하는 방법이 부족하다.
연료 전지가 계속 발전함에 따라, 그것은 수중 로봇의 주도 에너지 시스템이 될 것으로 예상된다.
수중 로봇이 기술 병목 현상을 돌파하면 수입 대체 공간이 넓다.
그러나 탐사 기술, 공예 수준, 종합 전시 제어, 통합 내비게이션 위치 지정 등의 격차가 크기 때문에 국산 수중 로봇의 실제 응용은 제한적이다.
현재 국내 여러 분야의 고객이 해외 기존 제품을 구매하거나 임대하는 것은 가격이 비쌀 뿐만 아니라 보조 서비스를 제공하기도 어렵다. 또한 일부 제품은 중국 해역 사용 특징에 적합하지 않아 제품 기동성, 항류능력, 운영능력이 현저히 부족하다.