“变形船”的设计与控制：一种用于水上施工的可变形无人水面艇
机器人学
2024-03-19 v1
摘要
本文提出 TransBoat，一种新颖的、具有基于磁吸对接系统的全向无人水面艇（USV），用于在波浪扰动下进行水上施工。这是首个能够通过运输模块来构建水上结构的此类 USV。TransBoat 包含两项旨在抑制波浪扰动的设计。首先，TransBoat 的可扩展艇体结构可通过伸展其四个外伸浮体，主动从单体艇变形为多体艇，以在湍流环境中实现稳定。其次，基于非线性动力学模型，提出了一种实时非线性模型预测控制（NMPC）方案，适用于 TransBoat 的所有形态，以增强其机动性并抵抗运动扰动。提出了一种实验方法来辨识动力学模型的参数，随后的轨迹跟踪测试验证了动力学模型、NMPC 控制器及系统机动性。此外，对接实验表明，与收缩形态相比，TransBoat 的扩展形态性能更优，包括成功率提高（约 10%）和对接时间缩短（平均约 40 秒）。最后，桥梁施工测试验证了我们的系统设计与 NMPC 控制方法。
引用
@article{arxiv.2212.03639,
title = {Design and Control of the "TransBoat": A Transformable Unmanned Surface Vehicle for Overwater Construction},
author = {Lianxin Zhang and Xiaoqiang Ji and Yang Jiao and Yihan Huang and Huihuan Qian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.03639},
year = {2024}
}