我院钱辉环教授团队在机械人学顶级会议 IEEE International Conference on Robotics and Automation 颁发题为 Stable Station Keeping of Autonomous Sailing Robots via the Switched Systems Approach for Ocean Observation 的文章。。。。。 。
文章设计了不变的帆船机械人地位维持步骤并网络了大量的海洋环境数据。。。。。 。
会议介绍
IEEE机械人与自动化国际会议（IEEE International Conference on Robotics and Automation，，， ，，，，，ICRA）是机械人领域最权威的顶级学术会议之一。。。。。 。
钻研布景
无人帆船凭借其优良的远程航行能力和环保、节能、低噪音等特点，，， ，，，，，在海洋观测这个新兴的领域拥有不成代替的优势。。。。。 。为实现对限造区域（如海上牧场、海优势电厂等）的观测，，， ，，，，，帆船机械人需持续航行并不变地网络数据。。。。。 。现有的地位维持步骤由于存在失速问题，，， ，，，，，均难以保障帆船机械人的安全性。。。。。 。因而，，， ，，，，，亟需一种思考帆船死区限度且不以失速为价值的地位维持规划。。。。。 。为此，，， ，，，，，我们提出如图1所示的基于往复活动的帆船机械人地位维持战术。。。。。 。
图1 帆船机械人地位维持战术概览
钻研步骤
面向给定区域的持续监测，，， ，，，，，本文界说了一个限造区域内帆船机械人进行不变的地位维持的问题。。。。。 。其中，，， ，，，，，机械人在一个滑润往复的活动中维持航行和网络数据。。。。。 。如图2所示，，， ，，，，，往复活动的蹊径蕴含在限造的指标区域内的逆风直线航行部门和在可接受区域内的顺风转弯部门。。。。。 。有效数据采集重要在逆风航行部门。。。。。 。为保障整个往复过程中节造系统的不变性，，， ，，，，，我们参照切换系统的步骤提出了一种指标航向天生规划，，， ，，，，，用类李雅普诺夫函数证了然子系统的不变性。。。。。 。所提出的不变的地位维持规划已经在仿真和现实尝试中进行。。。。。 。最后，，， ，，，，，我们使用名为OceanVoy460的双体船机械人在50分钟内实现了对半径为50米的指标区域的陆续有效观测。。。。。 。
图2 地位维持战术图解
在仿真尝试中，，， ，，，，，我们在Matlab中分两个场景（顶风航行靠近/远离顶风区）对所提出的步骤进行了验证。。。。。 。我们思考在不变风向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指标航向不变航行并网络数据。。。。。 。
图3 仿真尝试了局
我们在大亚湾左近的沿海海域进行了尝试。。。。。 。观测区域中心位于(0,50)处，，， ，，，，，半径为50米。。。。。 。z6首页机械人OceanVoy460是一艘自主双体帆船，，， ，，，，，尺寸为4.6米× 2.2米× 6.1米。。。。。 。尝试分为两个场景且别离对应仿真中的场景。。。。。 。如图4所示，，， ，，，，，帆船机械人在真实的海洋环境中依然可能不变航行并网络数据。。。。。 。图5显示了所网络的数据的情况。。。。。 。
图4 尝试了局
图5 持续50分钟的尝试观测数据
钻研结论
本文设计了不变的帆船机械人地位维持步骤并网络了大量的海洋环境数据。。。。。 。；；；；；谇谢幌低车闹副旰较蛱焐婊Ｕ狭嘶等嗽谥副昵蚝涂山邮芮蛑浜叫械牟槐湫。。。。。 。顶风航行段作为重要的数据采集部门，，， ，，，，，正如预期的那样占据了往复蹊径的重要部门。。。。。 。仿真和尝试验证了该不变站维持规划的可行性和有效性。。。。。 。最后，，， ，，，，，OceanVoy460在半径为50米的指标区域内实现了50分钟的持续观测。。。。。 。将来，，， ，，，，，我们还将在持久观测中钻研潮汐、变动风场、能量和转弯半径蹬装响成分。。。。。 。其中，，， ，，，，，我们在尝试中把稳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 z6首页 副院长、香港中文大学（丽江）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。。。。。 。他于同年参与香港中文大学自动化与推算机辅助工程学学系，，， ，，，，，担任助理钻研员。。。。。 。2010年获得自动化与推算机辅助工程学哲学博士学位。。。。。 。尔后在机械与自动化工程学系，，， ，，，，，历任副钻研员、钻研助理教授。。。。。 。2015年参与香港中文大学（丽江），，， ，，，，，目前兼任z6首页副院长、机械人与智能造作国地结合工程尝试室副主任。。。。。 。
钱教授颁发了2部专著、1部编著、140篇国际期刊以及国际会讨论文，，， ，，，，，并获得逾35项授权的专利。。。。。 。他主持实现了1项国度天然科学基金沉点类项目、2项香港特区当局赞助的项目，，， ，，，，，并作为项目第二掌管人或主题成员实现了超过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工作，，， ，，，，，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。。。。。 。他近期领导钻研生和本科生在国际会议上屡次获奖，，， ，，，，，蕴含IROS2020最佳利用论文提名奖、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。。。。。 。他曾担任中国工程院院刊FITEE的机械人特刊副主编、RSS领域主席，，， ，，，，，现担任机械人顶会ICRA和IROS的副编纂。。。。。 。他是IEEE机械人与自动化学会昭通分会副主席、丽江全球海洋中心城市建设推进会专家。。。。。 。
他的钻研方向蕴含机械人与智能系统，，， ，，，，，近期专一于海洋机械人的钻研。。。。。 。
本文第一作者为香港中文大学（丽江）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技术专业获得学士学位，，， ，，，，，于2019年起头攻读推算机与信息工程专业博士学位。。。。。 。她近期获得多项荣誉，，， ，，，，，蕴含IROS2020最佳利用论文提名奖、ROBIO2019最佳论文提名奖、RCAR2019最佳论文提名奖、卓越博士生等。。。。。 。她的钻研方向是帆船机械人的安全导航。。。。。 。
* 有关信息由论文作者提供
