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  • 提供配置文件
  • 康奈尔大学自主水下航行器(CUAUV)团队为比赛和研究设计并建造了auv。我们的团队和车辆因其卓越的表现和长期的优良传统而获得业界专业人士的赞誉和支持。
产品组合

  • 车辆

  • 自主水下航行器

    自主水下航行器(auv)是机器人潜艇。它们是自动驾驶和无人驾驶汽车新兴领域的一部分，主要用作低成本侦察工具。auv的价值在于其消耗性和可替代性;它们可以部署在危险环境中，而不会危及人类潜水员。从经济上讲，廉价的可扩展性使auv成为大规模和长期数据收集任务的理想选择。

    目前，auv主要应用于三个领域:军事、海洋工业和大学研究。美国军方和国土安全部对使用auv进行水雷探测、港口巡逻和反监视感兴趣。海上工业使用auv进行设备检查和海底剖面石油测量。大学研究人员经常使用auv来促进特定的研究项目，这些项目需要auv才能提供的自主性和范围。对于诸如野生动物监测和水剖面等精细的数据收集任务，由于auv的体积相对较小且不显眼，它是随时间持续收集大量样本数据的唯一方法。

  • Killick: 2012竞赛/研究车辆

  • Killick是CUAUV 2011-2012车辆，一种联合竞赛和研究车辆。设计的重点是减小车辆平台的尺寸和重量，同时保持充分的竞争能力和控制性能。主要改进包括更坚固的框架结构和压力容器、流线型电子系统、改进的传感器套件和改进的视觉算法。

    关键统计数据：
    • 深度等级:50英尺(丙烯酸船体)，250英尺(铝船体)
    • 最大速度:1.4节
    • 重量:75磅
    • 外形尺寸:长31英寸×宽21英寸×高19英寸
    • 运行时间:1.5小时
    传感器:
    • 多普勒速度测井
    • 温度传感器
    • 定制的水听器
    • AVT孔雀鱼向下相机
    • AVT孔雀鱼前摄摄像头
    • 定制的IMU
    • 3 dm-gx1 IMU
    • 深度传感器
    • 内部压力传感器
    • Sparton GEDC-6陀螺仪增强型数字罗盘
    特点:
    • 悬臂架系统
    • 集成摄像头
    • 紧凑的外形系数
    • 以太网和光纤系绳
    • 可靠的电力系统
    • 可热插拔电池舱
    • 扫射推进器
    • 冗余主密封系统
    • Wet-mate范围
    • 水下连接器
    • 即插即用串行
    • 真空包装船体

  • 基利克电力基础设施

  • kilick的电气系统包含车辆执行器、传感器和计算机的所有电源和串行基础设施。
    今年最大的变化之一是整个电力基础设施。为了减少车辆内部所需的布线，所有有线离开主车体的电路板都通过盲配Molex连接器连接。这很容易将车辆中的电线数量减少一半，并使日常电气维护变得更加容易。
    除了电脑之外，所有的电路板都是由团队成员设计和填充的。

    • 电力系统

    • 基利克的电力系统从电池舱中获取电力，并将其转换为传感器和计算机所需的调节电压。它为车辆上的各种传感器和电路板提供隔离的5V, 12V和24V轨道。

    • 机电一体化系统

    • 机电一体化系统包括驱动推进器、鱼雷发射器、标记器和抓取器的所有电气基础设施。它还与开关箱连接，使软件能够访问任务开始按钮和终止电路。

    • 传感器控制系统

    • 传感器控制系统包括控制Killick的各种传感器的基础设施以及传感器和计算机之间使用的通信。这包括用于简单传感器接口的通用输入/输出(GPIO)板，以及用于在电路板，更复杂的传感器和CPU之间提供轻松通信的串行板。

    • 定制无源声传感器

    • 水听器是一个被动声学系统，使用四个reason TC4013元件和一个Analog Devices SHARK-21369来确定水下ping信号的相对方向。它们能够区分同时工作的不同频率的多个ping信号，并只收听在选定频率上的一个。
      它们可以在20-35 kHz范围内工作。今年，实现有源声学元件的电路板已经开发出来，但仍需要进一步的测试。

    • 束缚

    • 为了与海岸通信，基利克有一个用于在线测试的以太网连接线。

    • 计算机与内存

    • 基利克的板载计算机由一个mini-ITX主板上的英特尔酷睿I7-2710QE四核处理器、4GB内存和一个英特尔X25-E Extreme 32GB固态硬盘组成。这为所有任务、机器视觉和控制处理任务提供了足够的计算能力。PCI Express扩展卡为车载摄像头提供3个IEEE1394接口。计算机运行Debian GNU/Linux的最低限度安装。与所有外部传感器和执行器板的通信通过定制的串行接口板路由。

  • 小锚的传感器

  • 为了完成任务，Killick使用了一系列用于车辆控制和环境传感的传感器，包括一个多普勒速度记录器，两个指南针，一个深度传感器，两个imu和两个摄像头。

    • 多普勒速度测井

    • RDI Workhorse Navigator DVL可提供位置并实现闭环速度控制。DVL提供所有三个维度的速度数据，还具有内置的温度传感器、指南针和高度传感器。

    • 方向传感器

    • Microstrain 3DM-GX1方向传感器可在3D空间中提供车辆的航向、俯仰、侧倾和速度。该数据用于控制器的卡尔曼滤波，以实现更好的传感器融合和更快的控制响应

    • 自定义IMU

    • 惯性测量单元(IMU)测量滚转、俯仰和偏航速度，以及x、y和z加速度。它还在微控制器上有一个可调滤波器来过滤数据。数据自动更新，并通过RS-232通信线路发送到计算机。

    • 相机

    • 基利克用了三个摄像头，两个朝前，一个朝下。

      两台AVT Guppy F-080C彩色CCD摄像机用于车辆的前视。安安AVT Guppy F-046彩色CCD摄像头用于车辆的向下视觉。

    • 深度传感器

    • 模拟压力数据(高达100 PSI，或地表以下约55米)由MSI UltraStable-300压力传感器获得，在4-20 mA电流回路中工作。

    • 斯帕顿的指南针

    • Sparton GEDC-6指南针还可以在3D空间中提供车辆的航向、俯仰、侧倾和速度。它还为飞行器的航向提供了由加速度计和陀螺仪补偿的磁力计。

  • 基利克的机械基础设施

  • 机械系统包括车辆结构、上部船体、执行器和外部外壳子系统。这些负责保持电子元件密封，并为所有传感器和外壳提供安装点和保护。所有定制的机械部件都是内部开发和构建的。团队成员使用CAD软件(SolidWorks)设计零件，然后使用有限元分析软件(ANSYS)验证和优化他们的设计。团队成员在艾默生机械车间制作了最终设计。

    • 上船体压力容器

    • 上层船体压力容器(UHPV)保护并支持Killick的所有串行，电源和传感器接口板。它还容纳了计算机和执行器控制系统。UHPV也作为内部板和外部设备之间的接口。

    • 车辆帧

    • 车辆框架支持并包含压力容器、执行器和传感器的安装点。框架是由cnc加工铝板和设计，以尽量减少重量和尺寸。

    • 致动器

    • Killick利用许多定制和COTS机电组件与周围环境动态交互。商业推进器提供5个自由度，一个定制的气动系统完成任务。

    • 外部附件

    • Killick的外部压力容器包含上层船体压力容器外的各种电气系统。这些防水容器将系统与不必要的噪音隔离开来，并允许车辆配置的灵活性。外部压力容器中包含的系统包括水听器、被动声系统和开关箱。

  • 小锚软件

  • Killick的所有高级功能，包括完成任务，都是通过车辆的软件系统实现的。软件栈建立在Debian GNU/Linux操作系统之上，包括自定义共享内存、串行守护进程、多线程视觉、控制和任务系统。所有定制软件都是用C/ c++和Python编写的。
    • 共享内存
      共享内存系统允许同时访问整个车辆软件基础设施的全局变量。这些变量也通过标准化的串行协议在不同的板上同步，允许轻松的读写。
    • 日志记录
      基利克的记录系统记录了任务运行期间飞行器的状态。这允许软件团队对车辆进行离线审查和测试，并捕获罕见的软件错误。
    • 控制
      控制系统使Killick能够将传感器数据整合到可靠的车辆状态中，并利用这些数据来控制推进器和执行器。
    • 愿景
      kilick的视觉处理系统旨在为车辆提供有关周围任务元素的最新和准确的数据。
    • 任务计划
      用Python编写的任务规划器允许以简单和抽象的方式编写高级任务。
    • 实时数据显示和可视化
      提高车辆性能的关键是了解它正在做什么，因此我们开发了实用程序来显示和可视化车辆状态。
    • 模拟器
      模拟器允许在虚拟环境中测试任务。这有助于我们在航天器上进行测试之前验证任务的正确性，从而节省时间。
    • HTTP诊断接口
      HTTP诊断接口，也称为Web GUI，允许通过Web浏览器控制基本的车辆功能。
    • 导航和任务元素定位
      今年开发了软件来帮助定位球场上的物体。定位代码根据接收到的图像生成物体位置的概率图。

  • 车辆

  • 自主水下航行器

    自主水下航行器(auv)是机器人潜艇。它们是自动驾驶和无人驾驶汽车新兴领域的一部分，主要用作低成本侦察工具。auv的价值在于其消耗性和可替代性;它们可以部署在危险环境中，而不会危及人类潜水员。从经济上讲，廉价的可扩展性使auv成为大规模和长期数据收集任务的理想选择。

    目前，auv主要应用于三个领域:军事、海洋工业和大学研究。美国军方和国土安全部对使用auv进行水雷探测、港口巡逻和反监视感兴趣。海上工业使用auv进行设备检查和海底剖面石油测量。大学研究人员经常使用auv来促进特定的研究项目，这些项目需要auv才能提供的自主性和范围。对于诸如野生动物监测和水剖面等精细的数据收集任务，由于auv的体积相对较小且不显眼，它是随时间持续收集大量样本数据的唯一方法。

  • Drekar: 2011年竞赛/研究车辆

  • Drekar是CUAUV 2010-2011车辆，一种联合竞赛和研究车辆。设计的重点是减小车辆平台的尺寸和重量，同时保持充分的竞争能力和控制性能。主要改进包括更坚固的框架结构和压力容器、流线型电子系统、改进的传感器套件和改进的视觉算法。

    关键统计数据：
    • 额定深度:100英尺(理论)
    • 最大速度:1.4节
    • 体重:85磅
    • 外形尺寸:42"长x 28"宽x 20"高
    • 运行时间:1.5小时
    传感器:
    • 多普勒速度测井
    • 温度传感器
    • 定制的水听器
    • AVT孔雀鱼向下相机
    • AVT孔雀鱼前摄摄像头
    • 定制的IMU
    • 3 dm-gx1 IMU
    • 深度传感器
    特点:
    • 悬臂架系统
    • 外部摄像头
    • 可扩展的有效载荷
    • 定制水下连接器
    • 以太网和光纤系绳
    • 可靠的电力系统
    • 可热插拔电池舱
    • 扫射推进器
    • 可靠的密封系统
    • Wet-mate范围
    • 水下连接器
    • 即插即用串行

  • Drekar电力基础设施

  • Drekar的电气系统包含所有电源和串行基础设施，以支持车辆的传感器、执行器和计算机。电源、串行、传感器控制和执行器控制子系统中的所有电路板都由团队成员设计和填充。

    • 电力系统

    • Drekar的电力系统从电池舱中获取电力，并将其转换为传感器和计算机所需的调节电压。它提供5V, 12V和24V在不同的点。

    • 机电一体化系统

    • 机电一体化系统包括驱动所有推进器、鱼雷发射器、标记器、抓取器和开关箱的所有电气基础设施。

    • 传感器控制系统

    • 该系统包括支持Drekar的各种传感器的基础设施，以及传感器和计算机之间使用的串行通信。通用输入/输出(GPIO)板和串行板用于此。

    • 定制无源声传感器

    • 水听器是一个被动声学系统，使用四个reason TC4013元件和一个Analog Devices SHARC-21369来确定水下ping信号的相对方向。它们能够区分同时工作的不同频率的多个ping信号，并只收听在选定频率上的一个。它们可以在20-35 kHz范围内工作。今年被动式声学系统的电气系统是全新的。

    • 束缚

    • 为了与海岸进行通信，Drekar配备了以太网缆绳和光纤缆绳，以便在需要远离控制点的情况下，如长距离搜索任务中使用。

    • 计算机与内存

    • Drekar的板载计算机由Portwell WADE-8067低功耗嵌入式Mini-ITX主板，英特尔酷睿2 Extreme QX9300四核处理器，4GB RAM和英特尔X25-E Extreme 32GB固态驱动器组成。这为所有任务、机器视觉和控制处理任务提供了足够的计算能力。PCI Express扩展卡为车载摄像头提供3个IEEE1394接口。计算机运行Debian GNU/Linux的最低限度安装。与所有外部传感器和执行器板的通信通过定制的串行接口板路由。

  • 传感器

  • 为了完成任务，Drekar使用了一系列用于车辆控制和环境传感的传感器，包括一个多普勒速度记录器、两个罗盘、一个深度传感器、两个imu和两个摄像头。

    • 多普勒速度测井

    • RDI Workhorse Navigator DVL可提供位置并实现闭环速度控制。DVL提供所有三个维度的速度数据，还具有内置的温度传感器、指南针和高度传感器。

    • 方向传感器

    • Microstrain 3DM-GX1方向传感器可在3D空间中提供车辆的航向、俯仰、侧倾和速度。该数据用于控制器的卡尔曼滤波，以实现更好的传感器融合和更快的控制响应

    • 自定义IMU

    • 惯性测量单元(IMU)测量滚转、俯仰和偏航速度，以及x、y和z加速度。它还在微控制器上有一个可调滤波器来过滤数据。数据自动更新，并通过RS-232通信线路发送到计算机。

    • 相机

    • Drekar使用了两个摄像头，一个朝前，一个朝下。
      AVT Guppy F-080C彩色CCD摄像机用于车辆的前视。安安AVT Guppy F-046彩色CCD摄像头用于车辆的向下视觉。

    • 深度传感器

    • 模拟压力数据(高达100 PSI，或地表以下约55米)由MSI UltraStable-300压力传感器获得，在4-20 mA电流回路中工作。

  • Drekar机械基础设施

  • 机械系统包括车辆结构、上部船体、执行器和外部外壳子系统。这些负责保持电子元件密封，并为所有传感器和外壳提供安装点和保护。所有定制的机械零件都是在CAD软件(SolidWorks)中设计的，并由团队成员进行加工。

    • 上船体压力容器

    • 上船体压力容器(UHPV)保护并支持Drekar的所有串行、电源和传感器基础设施。它包含计算机和执行器控制基础设施。UHPV也是内部单板与外部设备之间的接口。

    • 车辆帧

    • 车辆框架支持所有的压力容器、执行器和传感器。框架由铝盒管构成，旨在最大限度地提高刚性和紧凑性。

    • 致动器

    • Drekar利用许多定制和COTS机电组件来制造AUV，而不是一系列(铝)管。商业推进器提供五个自由度，定制气动系统完成任务任务。

    • 外部附件

    • Drekar的外部压力容器包含各种电气系统，必须位于上部船体压力容器的外部。这些防水容器将系统与不必要的噪音隔离开来，并允许车辆结构的灵活性。外部压力容器中包含的系统包括向前和向下的AVT Guppy摄像头、水听器被动声学系统和开关箱。

  • Drekar软件

  • Killick的所有高级功能，包括完成任务，都是通过车辆的软件系统实现的。软件栈建立在Debian GNU/Linux操作系统之上，包括自定义共享内存、串行守护进程、多线程视觉、控制和任务系统。所有定制软件都是用C/ c++和Python编写的。
    • 共享内存
      共享内存系统允许同时访问整个车辆软件基础设施的全局变量。这些变量也通过标准化的串行协议在不同的板上同步，允许轻松的读写。
    • 控制
      该控制系统使Drekar能够将传感器数据整合到可靠的车辆状态中，并利用这些数据来控制推进器和执行器。
    • 愿景
      Drekar的视觉处理系统旨在为车辆提供有关周围任务元素的最新和准确数据。
    • 任务计划
      用Python编写的任务规划器允许以简单和抽象的方式编写高级任务。
    • 实时数据显示和可视化
      提高车辆性能的关键是了解它正在做什么，因此我们开发了实用程序来显示和可视化车辆状态。
    • 模拟器
      模拟器允许在虚拟环境中测试任务。这有助于我们在航天器上进行测试之前验证任务的正确性，从而节省时间。
    • HTTP诊断接口
      HTTP诊断接口，也称为Web GUI，允许通过Web浏览器控制基本的车辆功能。

  • CUAUV活动

  • 在过去的12年里，CUAUV已经建造了9个不同的全功能自主水下航行器。在这段历史的大部分时间里，飞行器任务完全集中在AUVSI AUV竞赛上。这项比赛将视觉、声学和导航任务结合到水下障碍赛程中，车辆必须自主完成。最近，CUAUV也一直在执行任务，作为浮动教室项目的一部分，研究卡尤加湖的大型植物生长。CUAUV还开展了许多志愿者和外展活动，旨在提高社区对数学、科学和工程的兴趣。

    • AUVSI/ONR竞赛任务

    • CUAUV每年的主要目标之一是成功完成国际无人驾驶车辆系统协会(AUVSI)的竞赛任务。来自世界各地的团队参加每年夏天在加利福尼亚州圣地亚哥TRANSDEC工厂举行的年度活动。完成比赛要求每辆车在完全浸入水中的情况下自主执行一系列任务。本次比赛的任务包括视觉和听觉任务。

    • 湖泊研究

    • 10月22日，CUAUV与来自纽约州立大学科特兰分校的一个研究小组以及伊萨卡高中机器人团队的成员登上了浮动教室项目，并向卡尤加湖河口设定了航线。我们此行的目的是观察一种除草剂在阻止水螅(一种入侵植物)向卡尤加湖河口扩散方面的效果。该车辆被部署在两个地点，并被送往最大深度12米，以观察湖底。从我们的潜舱里看不见水螅;此外，其他植物似乎没有受到除草剂的影响。我们的航行以检查浮动教室项目的螺旋桨结束。

    • 社区外展

    • 除了我们的技术活动和任务，CUAUV每年还开展一些外展项目。这些项目是回馈社会和提高团队道德的好方法。我们去年的一些拓展活动包括为80名女童子军举办的研讨会，在当地一所小学举办的两个为期8周的课后项目，在伊萨卡科学中心的一次演讲，以及参加几个工程项目的多样性项目。