20、水下滑翔机器人的3D机动性分析与路径规划

水下滑翔机器人的3D机动性分析与路径规划

1. 水下滑翔机器人运动阶段

水下滑翔机器人的运动可分为不同阶段，各阶段具有不同的特点和控制方式：
- 滑翔阶段 ：当机器人获得较大俯仰角时，可切换至滑翔阶段。在此阶段，机器人可实施闭环控制，以保持较大的滑翔角。
- 结束阶段 ：在第二阶段后，机器人调整至目标姿态，垂直运动完成，可进一步开展后续任务。

2. 水平运动实验结果与分析

为评估水下滑翔机器人的3D运动性能，在1.1米深的试验池中进行了大量实验。通过识别机器人上的色块，采用全局摄像系统测量其运动。实验设计了四组参数，包括舵角 $\delta_u$、鳍角 $\delta_f$ 以及两种模式的拍打频率 $f_b$、$f_m$，具体形式如下：
$\begin{cases}
U = {0^{\circ}, 30^{\circ}, 45^{\circ}, 60^{\circ}}\
F = {0^{\circ}, 90^{\circ}}\
F_B = {1Hz, 1.5Hz, 2Hz}\
F_M = {1.5Hz, 2Hz, 2.5Hz}
\end{cases}$

2.1 BCF 转向模式

实验结果如图 8.4 所示，从图 8.4a 中不同 $\delta_u$ 和 $\delta_f$ 下的数据可得出以下结论：
- 舵与鳍结合时，转弯半径比单独使用舵或鳍小得多。
- 当 $\delta_u = 45^{\circ}$ 时，转弯性能更好，原因可能是比 $\delta_u