Разработка методов синтеза адаптивных и интеллектуальных систем управления автономными подводными роботами, оснащаемыми подводными манипуляторами для выполнения подводных операций в автоматическом режиме

Главной целью проекта является решение важнейшей проблемы современной подводной робототехники, заключающейся в создании новых высококачественных адаптивных и интеллектуальных информационно-измерительных и управляющих СУ АПР с ПМ, которые обеспечили бы в полностью автоматическом режиме точное выполнение различных манипуляционных (технологических) операций в условиях заранее неопределенной окружающей обстановки с препятствиями. Для этого в рамках проекта за три года будут обеспечены: 1. Разработка методов автоматического анализа окружающей обстановки и оптимального планирования миссий АПР на основе обработки данных, получаемых от гидроакустических станций, гидролокаторов бокового обзора и систем технического зрения (СТЗ), для точного вывода АПР к подводным объектам работ. 2. Разработка метода идентификации целевых объектов работ, позволяющего после обработки сформированных облаков точек, полученных от СТЗ, и распознавания образов на полученных изображениях определять точностью форму и местоположение искомых объектов относительно АПР. 3. Разработка методов синтеза систем автоматического определения проблемных участков пролегания подводных коммуникаций и сооружений, а также мест их предстоящей обработки с помощью бортовых компьютеров АПР, а также алгоритмов формирования программных сигналов управления движением АПР для дополнительного обследования обнаруженных проблемных участков с помощью СТЗ. 4. Разработка методов точной идентификации (распознавания) целевых объектов работ, позволяющих с помощью сформированных облаков точек, полученных посредством СТЗ, точно установить места предстоящей обработки и их текущее состояние. 5. Разработка новых методов синтеза адаптивных СУ для автоматической стабилизации АПР в режиме их зависания в водной среде над идентифицированными подводными объектами при наличии неизвестных по величине и направлениям подводных течений с использованием СТЗ и высокоскоростной обработки визуальной информации. 6. Разработка методов построения гладких пространственных траекторий предстоящих движений РИ ПМ с использованием математического аппарата параметрических сплайнов, который должен обеспечить формирование законов движения РИ ПМ по указанным траекториям с использованием СТЗ, точно с требуемой скоростью и с учетом ограничений развиваемых ускорений. 7. Разработка метода синтеза интеллектуальных позиционно-силовых СУ АПР с ПМ, обеспечивающих точное перемещение РИ ПМ по любым пространственным траекториям с одновременным созданием заданного по величине и направлению силового воздействия со стороны РИ на объекты работ, как при фиксации АПР вблизи объектов работ, так и при их зависании в водной среде над указанными объектами. 8. Разработка методов синтеза адаптивных СУ, обеспечивающих активную автоматическую фиксацию АПР в заданной точке пространства с помощью его движителей при перемещении РИ ПМ в водной среде (в том числе и при проведении контактных (силовых) операций в режимах позиционно-силового управления. 9. Разработка системы одновременного согласованного управления и АПР, и ПМ при выполнении манипуляционных операций в режиме зависания. 10. Разработка метода автоматического задания режимов движения РИ ПМ по создаваемым траекториям на предельно высоких скоростях с сохранением заданной динамической точности управления с учетом взаимовлияний между всеми степенями подвижности ПМ, ограничений на входные напряжения их электроприводов, а также динамического взаимовлияния степеней подвижности ПМ. Применение этого метода позволит повысить производительность роботов, сокращая время, затрачиваемое на выполнение каждой отдельной манипуляционной операции. 11. Разработка метода синтеза систем формирования программных сигналов для всех степеней подвижности ПМ, которые позволят сохранить высокую динамическую точность управления с учетом конструктивных ограничений во всех степенях подвижности ПМ и особых расположений их звеньев в пространстве. При этом для обеспечения возможности безаварийной работы ММ с крупногабаритными или протяженными объектами эти системы должны позволять корректировать миссии и положение АПР вблизи объектов работ. 12. Разработка программно-аппаратной реализации создаваемых систем, методов и алгоритмов, а также их внедрение в реальные образцы изготавливаемой в СевГУ подводной робототехники. 13. Проведение стендовых, бассейновых и натурных испытаний (в том числе в условиях морских экспедиций) всех реально создаваемых разработок. По результатам выполнения проекта будет создана теория проектирования интеллектуальных АПР нового поколения, обладающих новыми свойствами, а также возможностями, существенно расширяющими область их практического применения. Эта теория найдет применение в процессе проектирования и создания в СевГУ принципиально новых АПР с ПМ, которые будут использованы при выполнении реальных поисковых и обследовательских, но и сложных технологических, аварийно-спасательных операций.