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我院钱辉环教授团队在机械人学顶级聚会 IEEE International Conference on Robotics and Automation 揭晓题为 Stable Station Keeping of Autonomous Sailing Robots via the Switched Systems Approach for Ocean Observation 的文章。。。。。

我院钱辉环教授团队在机械人学顶级聚会 IEEE International Conference on Robotics and Automation 揭晓题为 Stable Station Keeping of Autonomous Sailing Robots via the Switched Systems Approach for Ocean Observation 的文章。。。。。

文章设计了稳固的帆船机械人位置坚持要领并网络了大宗的海洋情形数据。。。。。

聚会先容

IEEE机械人与自动化国际聚会（IEEE International Conference on Robotics and Automation，，，，，，，，ICRA）是机械人领域最权威的顶级学术聚会之一。。。。。

研究配景

无人帆船依附其优异的远程航行能力和环保、节能、低噪音等特点，，，，，，，，在海洋视察这个新兴的领域具有不可替换的优势。。。。。为实现对限制区域（如海上牧场、海优势电厂等）的视察，，，，，，，，帆船机械人需一连航行并稳固地网络数据。。。。。现有的位置坚持要领由于保存失速问题，，，，，，，，均难以包管帆船机械人的清静性。。。。。因此，，，，，，，，亟需一种思量帆船死区限制且不以失速为价钱的位置坚持计划。。。。。为此，，，，，，，，我们提出如图1所示的基于往复运动的帆船机械人位置坚持战略。。。。。

图1 帆船机械人位置坚持战略概览

研究要领

面向给定区域的一连监测，，，，，，，，本文界说了一个限制区域内帆船机械人举行稳固的位置坚持的问题。。。。。其中，，，，，，，，机械人在一个平滑往复的运动中坚持航行和网络数据。。。。。如图2所示，，，，，，，，往复运动的路径包括在限制的目的区域内的逆风直线航行部分和在可接受区域内的顺风转弯部分。。。。。有用数据收罗主要在逆风航行部分。。。。。为包管整个往复历程中控制系统的稳固性，，，，，，，，我们参照切换系统的要领提出了一种目的航向天生计划，，，，，，，，用类李雅普诺夫函数证实晰子系统的稳固性。。。。。所提出的稳固的位置坚持计划已经在仿真和现实实验中举行。。。。。最后，，，，，，，，我们使用名为OceanVoy460的双体船机械人在50分钟内完成了对半径为50米的目的区域的一连有用视察。。。。。

图2 位置坚持战略图解

在仿真实验中，，，，，，，，我们在Matlab中分两个场景（迎风航行靠近/远离迎风区）对所提出的要领举行了验证。。。。。我们思量在稳固风向ψ_tw = π下实现仿真。。。。。区域中心为(0,50)，，，，，，，，半径r_0为50m。。。。。如图3所示，，，，，，，，两种场景中机械人均能基于求得的目的航向稳固航行并网络数据。。。。。

图3 仿真实验效果

我们在大亚湾周围的沿海海域举行了实验。。。。。视察区域中心位于(0,50)处，，，，，，，，半径为50米。。。。。优德官网机械人OceanVoy460是一艘自主双体帆船，，，，，，，，尺寸为4.6米× 2.2米× 6.1米。。。。。实验分为两个场景且划分对应仿真中的场景。。。。。如图4所示，，，，，，，，帆船机械人在真实的海洋情形中仍然能够稳固航行并网络数据。。。。。图5显示了所网络的数据的情形。。。。。

图4 实验效果

图5 一连50分钟的实验视察数据

研究结论

本文设计了稳固的帆船机械人位置坚持要领并网络了大宗的海洋情形数据。。。。。唬唬；；；；谇谢幌低车哪康暮较蛱焐苹芰嘶等嗽谀康那蚝涂山邮芮蛑浜叫械奈裙绦浴。。。。迎风航行段作为主要的数据收罗部分，，，，，，，，正如预期的那样占有了往复路径的主要部分。。。。。仿真和实验验证了该稳固站坚持计划的可行性和有用性。。。。。最后，，，，，，，，OceanVoy460在半径为50米的目的区域内完成了50分钟的一连视察。。。。。未来，，，，，，，，我们还将在恒久视察中研究潮汐、转变风场、能量和转弯半径等影响因素。。。。。其中，，，，，，，，我们在实验中注重到帆船在涨潮和退潮时容易漂移。。。。。

作者简介

本文通讯作者为优德官网副院长、香港中文大学（深圳）理工学院助理教授钱辉环。。。。。

钱辉环教授2004年在中国科技大学获得工学学士。。。。。他于同年加入香港中文大学自动化与盘算机辅助工程学学系，，，，，，，，担当助理研究员。。。。。2010年获得自动化与盘算机辅助工程学哲学博士学位。。。。。以后在机械与自动化工程学系，，，，，，，，历任副研究员、研究助理教授。。。。。2015年加入香港中文大学（深圳），，，，，，，，现在兼任优德官网副院长、机械人与智能制造国地团结工程实验室副主任。。。。。

钱教授揭晓了2部专著、1部编著、140篇国际期刊以及国际聚会论文，，，，，，，，并取得逾35项授权的专利。。。。。他主持完成了1项国家自然科学基金重点类项目、2项香港特区政府资助的项目，，，，，，，，并作为项目第二认真人或焦点成员完成了凌驾10项在香港和内地的项目。。。。。由于其在全方位汽车转向界面方面的事情，，，，，，，，钱教授和他的科研团队获得IEEE/ASME 机电一体化学报2011年度最佳论文奖。。。。。他近期指导研究生和本科生在国际聚会上多次获奖，，，，，，，，包括IROS2020最佳应用论文提名奖、ROBIO2019最佳论文提名奖、RCAR2019最佳论文提名奖、WCICA2018最佳学生论文提名奖。。。。。他曾担当中国工程院院刊FITEE的机械人特刊副主编、RSS领域主席，，，，，，，，现担当机械人顶会ICRA和IROS的副编辑。。。。。他是IEEE机械人与自动化学会广州分会副主席、深圳全球海洋中心都会建设增进会专家。。。。。

他的研究偏向包括机械人与智能系统，，，，，，，，近期专注于海洋机械人的研究。。。。。

本文第一作者为香港中文大学（深圳）理工学院在读博士四年级学生祁卫敏。。。。。

祁卫敏于2017年6月在中南大学智能科学与手艺专业获得学士学位，，，，，，，，于2019年最先攻读盘算机与信息工程专业博士学位。。。。。她近期获得多项声誉，，，，，，，，包括IROS2020最佳应用论文提名奖、ROBIO2019最佳论文提名奖、RCAR2019最佳论文提名奖、卓越博士生等。。。。。她的研究偏向是帆船机械人的清静导航。。。。。

* 相关信息由论文作者提供

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