动态复杂海面机器人自主回收环境感知与仿生控制

Because of the effect of complex sea conditions in the process of the launch and recovery of the USV(unmanned surface vehicle), the movements of the mothership, USV, LRS(launch and Recovery System) are coupling, and it results in the difficulty of the launch and recovery of the USV. Based on the former research of the USV, LRS and the control of the monocular and binocular eye movements, this project will establish the environmental modeling of LSR, calculate the window period of the docking and develop the flexible auto-dock control technology under high sea condition. With the closely connection of the new breakthrough of the control of the eye movement in the brain mechanism, the coordinated motion control of the vestibular ocular reflex movement and the smooth pursuit movement will be discovered. And its mathematical model based on the modern control theory is established to simulate the control of the smooth pursuit eye movement in the brain mechanism. The movement information of the LRS and USV is introduced to this control mathematical model to control the bionic docking system precisely. The bionic docking control system capable of high tracking and locking will be developed. And the control technology of the coordinated motion will be applied to the control of the platform and the target acquisition.

本项目针对海面机器人在母舰回收过程中，由于复杂海况影响下母舰-海面无人艇-回收系统的耦合运动导致的回收难的科学问题，在前期对无人艇、布放回收系统、单目和双目单项眼球运动控制机理研究的基础上，突破复杂海洋环境下无人艇-母舰回收系统的回收环境建模、对接回收期判定和高海况下基于脑控仿生眼球运动控制机理的柔性自动对接控制技术，紧密联系脑机制下眼球运动控制机理的新发现，找到小脑微神经回路干预下前庭动眼反射和平滑追踪协同运动控制机制，用现代控制理论和方法建立其数学模型，模拟脑机制下眼球运动强跟踪能力的控制机理，将获得的母舰回收系统运动信息和姿态传感器感知无人艇姿态信息输入到建立的眼球协同运动控制模型中，精确控制仿生对接系统，研制具有晃动环境下对晃动对接目标具有强跟踪和锁定能力的仿生回收对接控制系统。研制出的协同运动控制机理作为共性使能技术，可以扩展应用到稳定平台的控制和目标捕获。

自主回收技术是水面无人艇能否成功运行的关键。针对海面机器人在母舰回收过程中，由于复杂海况影响下母舰-海面无人艇-回收系统的耦合运动导致的回收难的科学问题，本项目在前期对无人艇、布放回收系统、单目和双目单项眼球运动控制机理研究的基础上，突破了复杂海洋环境下无人艇-母舰回收系统的回收环境建模、对接回收期判定和高海况下基于脑控仿生眼球运动控制机理的柔性自动对接控制技术，紧密联系脑机制下眼球运动控制机理的新发现，找到了小脑微神经回路干预下前庭动眼反射和平滑追踪协同运动控制机制，用现代控制理论和方法建立了数学模型，模拟脑机制下眼球运动强跟踪能力的控制机理，将获得的母舰回收系统运动信息和姿态传感器感知无人艇姿态信息输入到建立的眼球协同运动控制模型中，精确控制仿生对接系统，研制出了具有晃动环境下对晃动对接目标具有强跟踪和锁定能力的仿生回收对接控制系统。本项目源于国家重大战略需求，属于国际前沿研究，相关成果取得了多项技术的突破和创新，具有重要的学术价值，在海洋科学与工程领域的应用前景广阔。