Разработка методов синтеза многоуровневой системы управления манипуляционными подводными роботами, предназначенными для выполнения контактных операций

Автономные подводные роботы являются одним их самых активно развивающихся средств исследования и освоения Мирового океана. С помощью этих роботов экологически безопасно выполняется широкий спектр подводных работ и миссий. При этом усилия многих отечественных и зарубежных научных коллективов направлены на улучшение функциональных возможностей подводных роботов и расширение областей их использования. Однако до сих пор практически все манипуляционные технологические, аварийно-спасательные и исследовательские операции выполняются в ручном режиме специально обученными операторами телеуправляемых подводных аппаратов или же водолазами. Но, не имея прямого контакта с объектом работ и судя о его расположении только по видеоизображению, очень сложно быстро и точно решать поставленные задачи. Операторам приходится анализировать и сопоставлять большой объем информации, а также учитывать множество ситуаций, изменяющихся в процессе выполнения подводных работ. Это приводит к снижению качества и увеличению времени выполнения операций, а также к невозможности выполнить поставленную задачу или даже аварийным ситуациям. Кроме того, работа телеуправляемых аппаратов требует использования специализированных обеспечивающих судов, многочисленного обслуживающего персонала и габаритных спускоподъемных устройств, а перемещения этих аппаратов всегда ограничены длиной кабель-троса. Поэтому в настоящее время ведущими зарубежными научными центрами реализуются проекты по созданию интервенционных автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), оснащенных подводными многозвенными манипуляторами (ММ) и системами технического зрения (СТЗ), предназначенных для выполнения манипуляционных операций в автоматическом режиме. Но введение в эксплуатацию и практическое использование этих роботов до сих пор сдерживаются ограниченными функциональным и интеллектуальным уровнями их систем очувствления и управления и, как следствие, недостаточной точностью и малой скоростью проведения работ в условиях неопределенности окружающей среды. Обозначенная важная научно-практическая задача до сих пор не решена, а потребность в быстром и точном выполнении различных подводных манипуляционных операций со временем только увеличивается при расширении области применения АНПА. Поэтому для создания и последующей эксплуатации эффективных АНПА, оснащенных ММ, в проекте предлагается решить проблему разработки методов синтеза согласованно функционирующих систем высокоточной навигации АНПА вблизи объектов работ на основе комплексной обработки данных от бортовых навигационных датчиков и СТЗ, распознавания целевых подводных объектов и определения их формы, интеллектуального планирования перемещений АНПА и формирования траекторий движения ММ, а также позиционносилового управления этими роботами и их манипуляторами для выполнения контактных операций. При этом будет создана интеллектуальная информационно-управляющая система (ИУС) АНПА с ММ, объединяющая эти сложные динамические объекты для полностью автономного выполнения распространенных манипуляционных операций. Поскольку успешное создание перечисленных методов, а также достоверная проверка их работоспособности невозможны без экспериментальных исследований и натурных испытаний в реальных условиях эксплуатации, для достижения целей Проекта будет использован новый АНПА ММТ-3500 производства ИПМТ ДВО РАН (2021г.), оснащенный развитым движительно-рулевым комплексом, СТЗ и секцией для установки ММ. Для этого АНПА уже спроектирован и изготовлен пятистепенной электрический ММ с максимальной глубиной погружения 3000 м. Результатом теоретических и экспериментальных исследований, а также программной реализации и внедрения разработок будет реальный подводный робототехнический комплекс, обладающий принципиально новыми функциональными возможностями и способный качественно и быстро выполнять контактные подводные манипуляционные операции.