基于最小感知机器人的低成本 underwater 管道居中与检查
机器人学
2026-02-06 v1
摘要
潜入式管道自主检查因受限几何、浑浊度及可靠定位线索的稀缺而具有挑战性。本文提出一种最小感知策略，使自由潜水 underwater 机器人仅依赖于IMU、压力传感器及两个声达：下视单束声达和旋转360度声达即可实现居中并遍历已知半径的管道。我们引入一种从单束声达强度数据中高效提取距离估计的方法，使其在噪声和声散射条件下可靠检测墙面。闭形式几何模型利用两个声达距离估计管道中心位置，自适应置信度加权比例-微分（PD）控制器在遍历期间维持对齐。系统无需多普勒速度柱、外部跟踪或复杂多传感器阵列。实验在直径46厘米的潜水管道中使用Blue Robotics BlueROV2重型遥控机器人进行，展示了在环境流动和结构变形下实现稳定居中和成功完整管道遍历。这些结果表明，可通过轻量、计算高效的感知与处理架构实现可靠的管内导航与检查，推动了受限环境下自主 underwater 检查的实用性。
引用
@article{arxiv.2602.05265,
title = {Low-Cost Underwater In-Pipe Centering and Inspection Using a Minimal-Sensing Robot},
author = {Kalvik Jakkala and Jason O'Kane},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.05265},
year = {2026}
}