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可天上飛、水里游,同濟大學打造“同濟飛魚”水陸兩棲飛行器

2023/2/12 8:38:41 來源:IT之家 作者:遠洋 責編:遠洋
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IT之家 2 月 12 日消息,IT之家從同濟大學官網(wǎng)獲悉,該校上海自主智能無人系統(tǒng)科學中心、全國重點實驗室與香港中文大學團隊成功聯(lián)合研發(fā)了創(chuàng)新成果水空跨域巡航器原型機 ——“TJ-FlyingFish”(同濟飛魚)。

隨著無人系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展,無人系統(tǒng)的跨域協(xié)同憑借其諸多優(yōu)勢成為當前無人系統(tǒng)領(lǐng)域研究和應用的熱點。將可在海、陸、空等空間域內(nèi)運行的、具有功能差異性的多無人平臺組成有機整體,使其相互間可通過信息共享與融合、行為交互與協(xié)調(diào)、任務協(xié)同與合作的方式實現(xiàn)功能互補,將極大提升整體無人系統(tǒng)對跨域復雜環(huán)境的應對能力,對于提高全域通感導技術(shù)具有十分重要的作用。然而,在水和空氣兩種介質(zhì)之間,使用傳統(tǒng)通信技術(shù)難以實現(xiàn)跨介質(zhì)節(jié)點間有效的信息傳遞,制約了無人系統(tǒng)在該場景下的跨域協(xié)同。因此,研制具有跨域穿梭和巡游能力的無人平臺,使其在跨域協(xié)同系統(tǒng)中充當信使角色,實現(xiàn)跨介質(zhì)節(jié)點間的信息傳遞與交互,是解決無人系統(tǒng)跨域協(xié)同的有效手段。

對此,團隊研發(fā)了水空跨域巡航器原型機“同濟飛魚”。其采用了搭載水空兩用推進單元和舵面傾轉(zhuǎn)機構(gòu)的四旋翼構(gòu)型設(shè)計,重量為 1.63 千克,軸距為 380 毫米,具備跨域穿梭能力,又具備雙域巡航能力,可在空中懸停 6 分鐘,在水下巡游約 40 分鐘。

“同濟飛魚”測試中

水和空氣兩種介質(zhì)的流體力學特性的不同,對推進器工作區(qū)間和系統(tǒng)整體工作平衡點提出了截然不同的要求。針對跨介質(zhì)推進問題,巡航器搭載微型雙速齒輪箱實現(xiàn)推進器工作區(qū)間的切換,以適應不同介質(zhì)環(huán)境,大大簡化結(jié)構(gòu)和減低重量,同時保證了在兩介質(zhì)中的運行效率;針對系統(tǒng)平衡點問題,巡航器在傳統(tǒng)旋翼飛行器的基礎(chǔ)上,增加了舵面傾轉(zhuǎn)自由度,在水下改變推力矢量方向以切換系統(tǒng)工作模態(tài),通過結(jié)構(gòu)上的變化滿足水空兩介質(zhì)對系統(tǒng)平衡點的不同要求,極大提高了跨域操控性和機動性。除此之外,巡航器本體搭載了由 GPS、慣性測量單元(IMU)、深度計和微型多普勒速度計(DVL)組成的跨域定位導航系統(tǒng),具備水下、空中和跨介質(zhì)過程中的自動操控能力。

此次科學中心聯(lián)合香港中文大學團隊研發(fā)的 “同濟飛魚”,結(jié)合科學中心研發(fā)的水下“海鰻”“大力水手”軟體機器人等系列智能裝備,有望支撐國家海洋安全和資源勘探等重大戰(zhàn)略及需求。

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