水下自主航行器AUV


产品概述

探海AUV可以用于海洋研究、海洋探索，产品稳定、机动性、扩展性强，具有极高的性价比。该设备采用模块化设计。控制单元和软件源代码全部开源，具有足够的可扩展性和二次开发的便捷性。其出色的性能，是水下检查，教学二次开发、科学研究和水下探险等的理想选择。


本体结构布局

AUV结构总体布局，采用单推进器配合X型舵的驱动方式，推进器产生前向推进力，同时具有一定速度的倒退能力；X型舵的四个舵机可以单独控制转动，实现AUV的转向、上浮以及下潜。AUV采用模块化设计、单双壳体混合结构。AUV的外形为回转体，艏艉形状采用Myring型设计。



主要硬件系统介绍

潜水器耐压壳体：AUV的主体是封闭式耐压舱，舱体材质为铝合金阳极氧化，同时舱体也为机器人提供了浮力，保护了内部组件。

推进转向系统：采用单推进器配合X型舵的驱动方式。

控制系统：AUV配备加速度计、陀螺仪、电子罗盘和深度传感器。在不依赖与岸基通信的情况下，AUV控制系统具备一定的数据处理和运算能力，以运行轨迹跟踪控制算法。轨迹跟踪控制算法包含模型预测控制、轻量化神经网络等。

AUV内部搭载一块控制板（STM32F407）、一块计算板（NVDIA Jetson Xavier NX）。控制板驱动底层硬件控制舵机转角与推进器转速控制；计算板与岸站通信，向控制板下达运动指令；上位机安装于计算板中，默认可发送前进指令、停止指令、转弯指令、浮潜指令，可提供开发接口，具体的跟踪算法需要二次开发。

配备NVDIA Jetson NX高性能处理器，可由甲方基于AUV平台进行二次开发，实现路径规划、数据融合、海床探测、水文监测、区域监控、组网集群观测、目标识别、SLAM实时建图与定位、避障与实时轨迹规划算法、上层推力分配控制算法（轨迹跟踪控制、姿态控制）等功能。

传感器系统：AUV标准配置配备了深度传感器、罗盘、陀螺仪、加速度计传感器，用于测量和监测水下环境控制自身姿态。

通信及定位系统：AUV通过USBL和水声通信模块实现本体与岸基的通信。

水下视觉系统：AUV配备高清摄像机和照明设备，用于拍摄水下场景和提供视频反馈给操作者。搭载可用于水下SLAM（实时定位与建图）的水下高清双目摄像头，摄像头集成于AUV，位于艏部透明舱体内。

续航性能：搭载大容量锂电池，可实现至少3小时的自主航行。



AUV软件架构介绍

AUV运行涉及到的软件主要有ArduAuv、AUV QGC和上层计算固件固件。

底层驱动固件ArduAuv：负责处理控制者输入和控制AUV 的自动驾驶软件。上位机是AUV的“大脑”。 ArduAuv具有稳定的反馈控制，能够实现水下机器人的深度保持、航向保持以及自动导航，同时ArduAuv具有丰富的接口，便于上手。

AUVQGC‍：AUV QGC‍是控制和设置 ROV 的用户界面，AUV QGC‍安装在地面站，用户可通过手动控制 或者二次开发自动控制水下机器人。

上层计算固件：上层计算固件运行在NVIDIA Xavier NX上，通过以太网通信，中继AUV本体和 AUV QGC‍之间的通信，同时可以解算双目视觉数据等需要高算力的任务模块。