水下机器人深水控制在水产养殖上的应用虚拟仿真实验

水下机器人深水控制在水产养殖上的应用虚拟仿真实验

实验要求

学生以个人账号、密码进入实验平台后,按提示操作实验,完成典型水下机器人结构认知与组装、水下机器人运动控制、水产品生长环境监测及水质调节、水产养殖应用、测试与实验报告五个模块的实验任务,各模块有相应的任务提示,每个模块中的任务完成后才能得到该模块的分数,并会在实验报告中显示该模块任务用时间、完成情况和结果。在第五个模块中完成测试题,并对实验总结与反思,最后提交。以实验报告的形式将实验过程和结果呈现,供任课教师批阅参考。


教学成果

实验背景

本实验项目依托学校区域优势和海洋特色学科,立足地方发展、服务沿海产业,结合课程需求设计开发了本实验项目,目标是服务全国涉海领域的科学研究和教学。 “水下机器人深水控制在水产养殖上应用实验”是《水下机器人》课程的一个综合性实验,是机器人新工科专业人才培养的重要知识点和专业技能。为了保证水产品稳定良好的生长,水产品养殖基地的水下环境不允许学生经常光顾试验,而学校建立一个深水养殖环境需要场地、设施以及长期维护,耗费人力物力较大,所以利用虚拟仿真技术搭建水下环境、水下机器人及应用场景,虚拟机器人的运动、识别并抓取海参以及虚拟水下环境的监测、调节等。通过虚拟仿真实验项目的操作实践,可以节省操作实践的成本,还具有反复性、容错性。在组装机器人和控制水下机器人拾取海参应用时候也允许出现错误操作而不必担心损坏水下机器人和损伤海参。


设计原则

本实验以水下机器人在海参养殖中的应用为背景,通过仿真技术建立虚拟水下环境,学生搭建水下机器人结构、建立水下机器人运动模型和控制模型、调节运动控制参数观察机器人水下运动状态。利用虚拟现实技术模拟海参生长环境,学生调节水下环境参数达到适合海参生长的条件、利用虚拟机器人剔除病变海参,收获成熟海参。

本实验项目通过仿真技术建立虚拟水下环境和,搭建虚拟水下机器人结构,通过虚拟现实技术的模拟能力,模拟机器人水下运动状态,记录理想状态环境参数和机器人结构、运动、控制参数,以进一步指导水下机器人结构和控制系统的设计及优化。


实验目标

通过本实验的学习,使学生熟悉三种典型水下机器人的结构,掌握典型ROV机器人运动学模型和动力学模型,了解机器人运动控制方法,熟悉水下环境参数采集方法及常用传感器,能正确使用水下机器人进行水产品的监测和收获。使学生认识到海洋强国的意义及历史地位,加强对学术前沿的了解,培养科研、学习兴趣,树立海洋强国的学习目标。


成绩评定

 成绩评定标准见实验报告各模块内容分配和赋分模型。