This paper presents the TransBoat, a novel omnidirectional unmanned surface vehicle (USV) with a magnetbased docking system for overwater construction with wave disturbances. This is the first such USV that can build overwater structures by transporting modules. The TransBoat incorporates two features designed to reject wave disturbances. First, the TransBoat's expandable body structure can actively transform from a mono-hull into a multi-hull for stabilization in turbulent environments by extending its four outrigger hulls. Second, a real-time nonlinear model predictive control (NMPC) scheme is proposed for all shapes of the TransBoat to enhance its maneuverability and resist disturbance to its movement, based on a nonlinear dynamic model. An experimental approach is proposed to identify the parameters of the dynamic model, and a subsequent trajectory tracking test validates the dynamics, NMPC controller and system mobility. Further, docking experiments identify improved performance in the expanded form of the TransBoat compared with the contracted form, including an increased success rate (of ~ 10%) and reduced docking time (of ~ 40 s on average). Finally, a bridge construction test verifies our system design and the NMPC control method.


翻译:本文介绍TransBoat(TransBoat),这是一个新型的全向无人驾驶地面飞行器(USV),拥有一个磁性对流系统,用于进行波浪扰动的过水构造。这是第一个能够通过运输模块建造过水结构的USV。TransBoat包含两个旨在抵制波浪扰动的特征。首先,TransBoat的可扩展身体结构可以通过扩展其四层外壳,积极从单壳转变为多壳,稳定动荡环境。第二,为Transboat的所有形状提议了一个实时非线性模型预测控制(NMPC)计划,以非线性动态模型为基础,加强其可操作性,抵抗其移动的干扰。最后,提出了一种实验性方法,以确定动态模型的参数,随后的轨迹跟踪测试验证了动态、NMPC控制器和系统流动性。此外,对码头的实验还确定了Transboat与合同形式相比,扩展形式的性表现的改进,包括提高成功率(~10%)和缩短N对时间(平均控制为~40秒)的连接系统。最后,检验了桥梁设计系统。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
72+阅读 · 2022年6月28日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月21日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年2月6日
VIP会员
相关资讯
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员