Коноплин. Программное обеспечение для подводной...

16
ПРОГРАММНОЕ СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДНЫМИ АППАРАТАМИ Никита Коноплин [email protected] 1

Upload: skolkovo-robotics-center

Post on 20-Jul-2015

141 views

Category:

Technology


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

ПРОГРАММНОЕ СРЕДСТВО

УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДНЫМИ АППАРАТАМИ

Никита Коноплин[email protected]

1

Page 2: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

В настоящее время с помощью телеуправляемых подводных аппаратов (ПА) выполняются многие исследовательские и технологические работы в глубинах Мирового океана:

поиск и разработка новых месторождений нефти и газа

работы по обеспечению нефтегазового комплекса

спасательные операций и операции разминирования

поддержка водолазных работ

поиск объектов на дне и в толще воды

Область использования2

Page 3: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Команда

Александр Коноплин Никита Коноплин

Мы имеем большой опыт практической работы с ПА. Участвовали в экспедициях в Японском и Охотском морях.

Результаты нашей научной деятельности:

8 статей в российских и международных журналах, рекомендованных списком ВАК, 3 патента на изобретения и 11 докладов на российских и международных конференциях.

3

Page 4: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Проблема нарушения ориентации ПА

В процессе выполнения подводных работ на ПА оказывают негативное воздействие множество внешних факторов, что приводит к нарушению его пространственной ориентации и смещению с желаемой траектории движения.

Известные подходы заключаются в исправлении ориентации ПА при помощи их движителей, но в некоторых случаях это невозможно, а в остальных энергозатратно.

4

Page 5: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Коррекция линейных перемещений ПА

На рисунке введены следующие обозначения: БАК – блок автоматической коррекции,

АЛ – абсолютный лаг, Г – блок гироскопов, ПА – подводный аппарат, - желаемый

программный вектор тяги, - скорректированный вектор тяги, - внешние

воздействия, - скорость движения ПА, - углы деферента и крена.

Предлагаемая система с учетом

информации об углах крена,

деферента и реальном направлении

движения ПА изменяет тяги

движителей ПА, обеспечивая его

точное перемещение в заданном

направлении.

)(t

)(t

)(),( tt )(tv

)(tf

5

Page 6: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Апробация работы

Эта работа стала победителем на международном конкурсе компании FESTO в Вене, Австрия.

Filaretov V.F., Konoplin A.Yu., KonoplinN.Yu. Method of Synthesis of Automatic Correction Systems of Underwater Vehicles Linear Displacements // ProcediaEngineering. 2015. pp. 1434-1440.

Заявка на патент «Способ автоматической коррекции линейных перемещений подводного аппарата» № 2014104342 от 07.02.2014.

6

Page 7: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Демонстрация работы системы коррекции перемещений ПА

ПА с нашей системой движется в заданном направлении в горизонтальной плоскости, а ПА без использования представленной системы неизбежно тонет.

7

Page 8: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Проблема стабилизируемого зависания ПА

8

Работающий в водной среде манипулятор оказывает динамическое воздействие на ПА, вследствие чего аппарат смещается и выполнение операций затрудняется. Наличие этого негативного воздействия подтверждено морскими испытаниями.

Page 9: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Система стабилизации аппарата

Разработана комбинированная система стабилизации ПА, компенсирующая негативные воздействия со стороны движущегося манипулятора. Позволяет точно удерживать ПА в точке позиционирования.

1. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Система автоматической стабилизации подводного аппарата в режиме зависания при работающем многозвенном манипуляторе. Часть 1 // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. №6. С. 53-56.

2. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Система автоматической стабилизации подводного аппарата в режиме зависания при работающем многозвенном манипуляторе. Часть 2 // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. №7. С. 29-34.

9

Page 10: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Выполнены экспериментальные исследования

• Рисунки эксперимента, ссылки на публикации

Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю., Гетьман А.В. Экспериментальное определение коэффициента

вязкого трения для расчета силового воздействия на перемещающееся звено подводного

манипулятора // Материалы всероссийской научно-технической конференции «Экстремальная

робототехника». Санкт-Петербург, 2014. С.219-223.

10

Page 11: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Система автоматической коррекции траектории подводного манипулятора

Разработана система, позволяющая точно работать манипулятором даже в условиях неизбежных смещений ПА.

11

Page 12: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

1. Филаретов В. Ф., Юхимец Д. А., Коноплин А. Ю. Метод синтеза

системы автоматического управления режимом движения схвата

манипулятора по сложным пространственным траекториям //

Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. №6. С. 47-54.

2. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Система автоматической коррекции

программной траектории движения многозвенного манипулятора,

установленного на подводном аппарате // Мехатроника, автоматизация,

управление, 2013. № 1. С. 40-45.

Патенты на изобретения:

1. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Система коррекции траектории

движения манипулятора // патент РФ № 2462745, Бюл. № 27 от

27.09.2012.

2. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Способ управления подводным

манипулятором в режиме зависания подводного аппарата // патент РФ №

2475799, Бюл. № 5 от 20.02.2013.

Система автоматической коррекции траектории подводного манипулятора

12

Page 13: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Этапы работы и требуемое финансирование

Июль 2015: Синтез комплексной системы коррекции.

Август 2015: Моделирование.

Закупка оборудования, необходимого для выполнения моделирования (100000 рублей).

Ноябрь 2015: Реализация разработки.

Закупка программных и технических средств для реализации программного средства и устройства коррекции (150000 рублей).

Июнь 2016: Проведение морских испытаний(200000 рублей).

Оплата труда исполнителей.

Период с мая 2015 по ноябрь 2016 (600000 рублей).

13

Page 14: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Список публикаций по теме проекта 14

Статьи в ВАКовских журналах:

1. Филаретов В. Ф., Юхимец Д. А., Коноплин А. Ю. Метод синтеза системы автоматического управления режимом

движения схвата манипулятора по сложным пространственным траекториям // Мехатроника, автоматизация, управление.

2012. №6. С. 47-54.

2. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Система автоматической коррекции программной траектории движения многозвенного

манипулятора, установленного на подводном аппарате // Мехатроника, автоматизация, управление, 2013. № 1. С. 40-45.

3. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Система автоматической стабилизации подводного аппарата в режиме зависания при

работающем многозвенном манипуляторе. Часть 1 // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. №6. С. 53-56.

4. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Система автоматической стабилизации подводного аппарата в режиме зависания при

работающем многозвенном манипуляторе. Часть 2 // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. №7. С. 29-34.

5. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю., Гетьман А.В. Экспериментальное определение коэффициента вязкого трения для

расчета силового воздействия на перемещающееся звено подводного манипулятора // Материалы всероссийской

научно-технической конференции «Экстремальная робототехника». Санкт-Петербург, 2014. С.219-223.

6. Filaretov V.F., Konoplin A.Yu., Konoplin N.Yu. Method of Synthesis of Automatic Correction Systems of Underwater Vehicles

Linear Displacements // Procedia Engineering. 2015. pp. 1434-1440.

7. Filaretov V.F., Konoplin A.Yu. System of Automatically Correction of Program Trajectory of Motion of Multilink Manipulator

Installed on Underwater Vehicle // Procedia Engineering. 2015. pp. 1441-1449.

8. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю., Коноплин Н.Ю. Метод синтеза систем автоматической коррекции линейных

перемещений подводных аппаратов. Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. №3. С. 204-209.

Патенты на изобретения:

1. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Система коррекции траектории движения манипулятора // патент РФ № 2462745, Бюл. №

27 от 27.09.2012.

2. Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю. Способ управления подводным манипулятором в режиме зависания подводного

аппарата // патент РФ № 2475799, Бюл. № 5 от 20.02.2013.

Page 15: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Потенциальными партнерами являются:

Заводы – изготовители ПА:

Sub-Atlantic, PerrySlingsbySystems, VideoRay, SaabSeaeye

Компании – дистрибьюторы:

Дайвтехносервис, Тетис Про

Организации, выполняющие работы при помощи ПА

ДВФУ, ИБМ ДВО РАН, НОК Приморский океанариум

Партнерские возможности:

15

Page 16: Коноплин. Программное обеспечение для подводной робототехники

Спасибо за внимание!

Александр Коноплин

E-mail: [email protected]

Tel.: +79244298396

Никита Коноплин

E-mail: [email protected]

Tel.: +79639412324