基于Gazebo的洗网机器人定深定垂仿真及其控制方法研究OA
深远海网箱养殖中,网衣生物污损会破坏养殖环境并威胁设施安全,网衣清洗机器人是解决该问题的关键装备。然而,现有机器人在面对复杂网箱结构时,仍难以实现稳定贴网作业,且在感知受限条件下的控制可靠性存在明显不足。针对上述问题,本文提出一种基于行为的定深定垂协同控制方法,系统开展以下研究:首先,搭建基于Gazebo/ROS的高保真仿真平台,集成机器人六自由度水动力模型与传感器噪声特性,精准模拟水下动力学行为;其次,重点设计双环控制架构,外环采用PID算法实现深度精准跟踪,确保清洗过程始终维持预设深度;内环基于IMU四元数解算绝对重力方向,并通过斜面投影将重力分解为网衣法向与切向分量,建立稳定垂向基准,保障机器人与网衣的稳定贴合;最后,针对多段式双角度网箱结构特点,提出“重力驱动—精准定位—主动推力”的差异化控制策略。仿真试验表明:在单功能验证中,贴网定深误差≤0.03 m,贴网定垂时Y轴位移波动近乎为零;在多段式双角度30°/45°网箱综合试验中,机器人实现了完整的Z字形全覆盖清洗,运动轨迹规整且无遗漏。研究验证了所提方法在感知受限条件下的有效性与鲁棒性,为深远海网衣清洗机器人的实际应用提供了可靠技术支撑。
林海军;李根;黄小华;庞国良;刘航飞;袁太平;李振华
浙江海洋大学海洋工程装备学院,浙江舟山316022中国水产科学研究院南海水产研究所/农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室/广东省网箱工程技术研究中心,广东广州510300中国水产科学研究院南海水产研究所/农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室/广东省网箱工程技术研究中心,广东广州510300中国水产科学研究院南海水产研究所/农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室/广东省网箱工程技术研究中心,广东广州510300中国水产科学研究院南海水产研究所/农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室/广东省网箱工程技术研究中心,广东广州510300中国水产科学研究院南海水产研究所/农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室/广东省网箱工程技术研究中心,广东广州510300浙江海洋大学海洋工程装备学院,浙江舟山316022
数理科学
网衣清洗机器人Gazebo仿真定深定垂控制PID控制
《现代农业装备》 2026 (1)
P.29-39,11
国家自然科学基金(32503259,32173024,32403089)国家海水鱼产业技术体系资助(CARS-47)中国水产科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助(2023TD97)中国水产科学研究院南海水产研究所中央级公益科性研院所基本科研业务费专项资金(2024TS07)广东省现代农业产业技术体系创新团队建设项目(2024CXTD02)。
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