Underwater Robotic Vehicles Design and Control

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出版者:T S I Pr
作者:Junku Yuh
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1992-12
价格:USD 78.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780962745164
丛书系列:
图书标签:
  • 水下机器人
  • ROV
  • AUV
  • 机器人控制
  • 机器人设计
  • 海洋工程
  • 水下技术
  • 自动控制
  • 嵌入式系统
  • 路径规划
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读后感

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这本书的**实验验证与测试方法论**部分,简直是为所有从事机器人研发的人员准备的一本实操指南。作者对不同类型水下机器人(如AUV、ROV、Hybrid Vechicles)的性能评估标准进行了细致的区分和阐述,避免了“一刀切”的评估误区。我非常欣赏他对水池测试、系泊测试以及开放水域试验的阶段性规划,每一步都对应着不同的风险等级和需要验证的关键技术点。比如,在介绍AUV的续航能力测试时,书中详细说明了如何精确补偿由于水温和盐度变化导致的浮力漂移,以确保能量消耗数据的准确性。此外,书中还附带了大量的标准测试流程图和数据记录模板,这些“软性”但极其关键的工程实践知识,是任何理论书籍都无法替代的宝贵财富。阅读这些章节,我感觉自己仿佛正在跟随作者的团队进行一次完整的、从设计到海试的全周期项目,极大地拓宽了我对工程验证流程的理解。

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这本书的内容简直让我大开眼界,特别是关于**仿生学在水下机器人设计中的应用**这一章,作者深入浅出地剖析了自然界中水生生物的运动机制如何启发了新型推进系统的研发。我一直对仿生机器人的概念很感兴趣,但市面上很多书籍都停留在理论层面,这本书却非常务实地展示了从生物学观察到工程实现的具体路径。比如,对于鳗鱼式推进器效率的研究,书中不仅有详细的流体力学模型,还配有大量的实验数据图表,清晰地对比了不同波形对能耗的影响。更让我惊喜的是,它并没有回避实际工程中的难点,比如材料选择、驱动器的密封性以及在复杂水流环境下的稳定性控制。作者的叙述方式非常像一位经验丰富的工程师在分享他的“血泪史”,坦诚而又充满洞察力。读完这一部分,我感觉自己对于如何设计一个既高效又能在深海高压下稳定工作的仿生水下航行器,有了一个全新的、更为立体的认知框架。它远超出了我预期的技术深度,绝对是该领域的参考佳作。

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从**任务规划与自主决策**的角度来看,这本书为我们描绘了一个非常清晰的“智能水下机器人”的发展蓝图。我发现,作者在讨论任务层级结构时,采取了一种自顶向下的分解方法,这使得复杂的自主任务可以被有效地模块化。书中提出的基于概率图模型的环境认知框架尤其吸引我,它允许机器人实时地更新对未知区域的地图,并动态地调整搜索路径以最大化信息获取效率。我特别留意了关于“避障与路径重规划”的部分,作者没有采用通用的A*算法,而是引入了一种结合了实时水流预测的势场方法,这在处理快速变化的水下地形时表现出了卓越的鲁棒性。对于我目前正在进行的水下管线巡检项目而言,书中提供的多目标优化算法框架,特别是如何平衡巡检覆盖率和能耗的决策逻辑,具有极高的参考价值。这本书让人意识到,未来的水下机器人不再只是一个遥控工具,而是一个具备高级环境交互能力的自主系统。

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坦率地说,我购买这本书的初衷是想了解**深海勘探设备的外壳设计与耐压结构**,而这本书在这方面的表现绝对没有让我失望,甚至可以说超出了预期。作者对深海极端环境的理解是极其深刻的。他没有简单地罗列几种常见的几何形状,而是从材料科学的角度出发,对比了钛合金、高强度铝合金以及复合材料在不同深度和腐蚀性环境下的长期服役性能。最引人入胜的是关于球形和圆柱形耐压壳体应力分布的有限元分析(FEA)实例解析。书中展示了一组动态载荷下,壳体结构如何产生疲劳裂纹的模拟图,这对于任何需要进行长时间、高风险水下作业的团队来说,都是至关重要的预警信息。此外,对于传感器端口和电缆穿舱件的设计细节,书中也给出了非常详尽的规范和注意事项,避免了许多常见的泄漏隐患。这本书真正做到了将结构工程的严谨性渗透到了每一个细节之中。

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这本书在**控制系统和导航算法**方面的论述,可以说是一次对现代水下机器人控制理论的全面梳理和提升。我尤其赞赏作者对非线性控制方法的推崇与应用,这在处理水下环境固有的时变、强耦合的动力学特性时至关重要。书中详尽阐述了滑模控制、自适应控制以及基于模型预测控制(MPC)在应对未知干扰和模型不确定性时的优势。特别是在介绍水下定位技术时,作者没有停留在传统的声学定位方法上,而是花了很大篇幅讨论了如何融合视觉里程计(Visual Odometry)和惯性测量单元(IMU)进行高精度的相对导航,并给出了一个非常优雅的卡尔曼滤波扩展方案来处理传感器融合带来的噪声问题。这种将理论严谨性与工程实用性完美结合的叙述方式,对于正在从事高级算法研究的人员来说,无疑是一份宝贵的资料集。每一次翻阅,总能捕捉到一些微妙但关键的参数调整技巧,这些都是教科书上难以找到的“经验之谈”。

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