水下机器人目标识别与路径规划研究开题报告

 2021-11-23 09:11

1. 研究目的与意义(文献综述)

海洋作为地球上覆盖面积最大的区域,在现代陆地资源愈发紧张的同时,世界各国对其的关注度飞速上升,纷纷提出了各自的海洋开发计划。十八大报告提出了建设海洋强国战略后,我国政府也在逐步加大对海洋开发的资金与技术投入,而水下机器人作为海洋开发的重要工具,自然成为海洋强国目标中的重要一环,在国家自然科学基金委十三五发展规划中,“海洋目标信息获取、融合与应用”作为信息科技部优先发展领域之一首当其冲。

自1953年第一艘无人遥控潜水器(rov)问世以来,水下机器人领域得到飞速的发展。最早,水下机器人被用于军事、科研等领域,随着互联网的普及,以及人工智能等前沿科技的发展,水下机器人逐渐开始在专业市场和潜水、娱乐等大众消费领域广泛应用,消费级市场随之打开。以美国为代表的世界海洋强国是世界上最先开展水下机器人开发的国家,技术领先优势明显。我国于20世纪90年代开始研制auv系统平台,经过30年的潜心研究取得了在大深度、长航程等技术指标上的突破,有力地支撑了海洋环境监测、海底资源探测以及海洋安全防卫等领域的发展。目前国内的水下机器人行业的发展仍面临着诸多问题与挑战,最主要的就是部分核心技术受制于国外,维修成本较高,国产化进程缓慢,但随着中国政府与民众海洋意识的逐渐提升,我国对海洋的开发潜力慢慢被激发出来,未来水下机器人的市场需求有望稳步扩张,市场前景十分值得期待。

有关水下机器人目标检测与路径规划的研究是水下机器人自主化、智能化过程中的重要技术之一,虽目前已经有较为成熟的技术为基础用来开展相关的研究,但相比于陆基系统来说,由于水下工作环境的复杂性和不确定性,在水下机器人运动及作业过程中,海流对轨迹、航向控制等均有很大的影响,单纯从控制方面改善和提高水下机器人的运动控制性能难以达到理想效果,使得水下机器人的开发困难重重,同时也对水下目标检测与路径规划的鲁棒性都提出了更高的要求。水下目标检测主要有声纳与光学图像检测两种方式,声纳检测受环境影响相比光学图像要小,但开展相关研究的费用较为昂贵,摄像头在水下采集的图像虽然会受到水下环境较大的影响,但经过图像增强等技术手段的处理后也会取得较好的检测效果。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容及目标

1)学习目标检测与路径规划的基本知识,以及搭建水下机器人平台。

2)学习并掌握基本的图像处理相关的python编程方法。

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3. 研究计划与安排

1)第1-3周 完成题目调研,完成文献阅读,进行相关资料的收集,完成文献综述以及开题报告撰写;

2)第4-6周 搭建机器人硬件及基础软件平台,学习目标检测与路径规划的基本知识;

3)第7-11周 完成目标检测与路径规划的python语言实现;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 程冬喜.水下机器人自主巡线及水面监控技术研究[d].南京邮电大学,2019.

[2] 陆柳延.水下机器人运动控制与路径规划研究[d].扬州大学,2013.

[3] 李健.基于模糊pid的无人水下机器人运动控制研究[d].大连理工大学,2016.

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