This paper proposes a new method on attitude control of an underwater robot by using five ABTs (Attitude Ballast Tank). A pipe is connected to the bottom of the ABTs and transfers water by a pump, while another pipe is connected to the top of the ABT to transfer air. The buoyancy center of the underwater robot can be changed by means of the water transfer. This way, the attitude of the underwater robot can be maintained and/or controlled as desired. The changes of the center of gravity and the buoyancy central are estimated by a Lagrangian function which is similar to that for an inverted pendulum. The controller in this paper is designed by modeling of the underwater robot and selecting suitable gains of a PD controller which has fast response characteristics. This paper shows the possibility of the attitude control of an underwater robot by changing the center of gravity and the buoyancy center of the robot. Moreover, experimental results verify that the controller is effective in maintaining Roll/Pitch of the underwater robot with very low power consumption.
This paper describes a method for tracking attitude and position of underwater robots. Underwater work with underwater robots is subject to differences in work efficiency depending on the skill of the operator and the utilization of additional sensors. Therefore, this study developed an underwater robot that can operate autonomously and maintain a certain attitude when working underwater to reduce difference of work efficiency. The developed underwater robot uses 8 thrusters to control 6 degrees of freedom motion, IMU (Inertial Measurement Unit), DVL (Doppler Velocity Log) and PS (Pressure Sensor) to measure attitude and position. In addition, the thruster allocation algorithm was designed to follow the control desired value using 8 thrusters, and the motion control experiments were performed in the engineering water basin using the thruster allocation method.
This paper presents the algorithm for estimating the attitude of an underwater vehicle using EFK. The system model is designed by linerizing the nonlinear Euler angle differential equation and the measurements is a speed logger output. The simulation result shows that the estimation lagorithm is adequate for decreasing attitude errors that grow abruptly during the motion with acceleration and rotation. It also shows that we can adapt the algorithm for compensating initial attitude errors generated after initial leveling.
This paper compares methods for attitude estimation of a UUV(Unmanned Underwater Vehicle). Attitude estimation plays a key role in underwater navigation using DVL(Doppler Velocity Log). The paper proposes attitude estimation methods using EKF(Extended Kalman Filter), UKF(Unscented Kalman Filter), and CF(Complementary Filter). It derives methods using the measurements from MEMS-AHRS(Microelectromechanical Systems-Attitude Heading Reference System) and DVL. The methods are used for navigation in a test pool and their navigation performance is compared. The results suggest that even if there is no measurement relative to some absolute landmarks, DVL-only navigation can be useful for navigation in a limited time and range.
In this paper, a dynamics model embedded navigation filter is newly suggested for underwater autonomous systems without position or attitude aid. In order to ensure the observability on the INS errors, the hydrodynamics of the underwater vehicle is incorporated with the INS attitude error. This approach allows us to estimate and compensate the INS errors in spite of using external velocity sensor. Through the simulation, the performance and effectiveness of the proposed scheme are demonstrated.
This paper deals with the depth and speed controls of a class of nonlinear large diameter unmanned underwater vehicles (LDUUVs), while maintaining its attitude. The concerned control problem can be viewed as an asymptotic stabilization of the error model in terms of its desired depth, surge speed and attitude. To tackle its nonlinearities, the linear parameter varying (LPV) model is employed. Sufficient linear matrix inequality (LMI) conditions are provided for its asymptotic stabilization. A numerical simulation is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed design methodology.
This paper presents a non-regressor based adaptive control scheme for the trajectory tracking of underwater vehicle-mounted manipulator systems(UVMS). The adaptive control system includes a class of unmodeled effects is applied to the trajectory control of an UVMS. The only information required to implement this scheme ios the upper bound and lowe bound of the system parameter matrices the upper bound of unmodeled effects the number of joints the position and attitude of the vehicle and trajectory commands. The adaptive control law estimates control gains defined by the combinations of the bounded constants of system parameter matrices and of a filtered error equation. To evaluate the performance of the non-regressor based adaptive controller computer simulation was performed with a two-link planar robot model mounted on an underwater vehicle. The hydrodynamic effects acting on the manipulator are included. It is assumed that the vehicle's motion is slow and can be predicted with a proper compensator.
An underwater glider is a type of autonomous unmanned vehicle and it advances using a vertical zig-zag glide. For this purpose, the position of an internal battery is regulated to control its attitude, and the amount of water in a buoyancy bag is regulated to control the depth. Underwater glider is suitable for a long-distance mission for a long time, because the required energy is much smaller than the conventional autonomous unmanned vehicle using propeller propulsion system. In this paper, control of horizontal tail wing is newly added to the conventional battery position and buoyancy control. The performance of the proposed controller is shown through Matlab simulation.
Buoys are widely used in marine areas because they can mark positions and simultaneously acquire and exchange underwater, surface, and airborne information. Recently, the need for controlling and optimizing a buoy's position and attitude has been raised to achieve successful communication in a heterogeneous collaborative network composed of an underwater robot, a surface robot, and an airborne robot. A buoy in the form of a marine robot would be ideal to address this issue, as it can serve as a moving node of the communication network. Therefore, a buoy-based autonomous surface robot-kit with the abilities of sonar-based avoidance, dynamic position control, and static attitude control was developed and is discussed in this paper. The test and evaluation results of this kit show the possibility of real-world applications and the need for additional studies.
In this paper, we developed a control algorithm to maximize the cleaning performance and the cleaning efficiency of the underwater cleaning robot platform which has been developed for various cistern environment in the industrial field. Through these research and development, we have presented the operation and application of underwater cleaning robots that have been developed, and contributed to commercialization. Finally, this results were verified the effectiveness through actual field experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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