本书首先介绍水下机器人技术的发展动态和数学基础，然后在充分分析和总结该领域最新研究成果的基础上对水下机器人技术中的关键技术（包括结构设计、通信、能源、推进、感知、导航定位、控制、作业及布放回收等）进行着重介绍，并对上述技术涉及的技术形式和方法进行详细介绍，最后介绍 4种形式的水下机器人案例。

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1.2003/9–2008/4，哈尔滨工业大学， 机械电子工程，博士； 2.2001/9–2003/7，哈尔滨工业大学， 机械电子工程，硕士； 3.1997/9–2001/7，哈尔滨工业大学， 机械电子工程，学士；1.2015/2-2016/1，美国加州州立理工大学，工程学院，访问学者； 2.2010/7-至今， 哈尔滨工程大学，自动化学院，教师； 3.2008/4-2010/7，哈尔滨工程大学，博士后；海洋智能工程装备技术、水下机械臂技术、作业型水下机器人等

目录
第1章 绪论 1
1.1 水下机器人的研究背景及意义 1
1.2 水下机器人的分类 1
1.3 水下机器人的国内外研究现状 2
1.3.1 遥控水下机器人的研究现状 2
1.3.2 自主水下机器人的研究现状 5
1.3.3 水下滑翔机的研究现状 11
1.3.4 水下仿生机器人的研究现状 12
1.4 水下机器人研究的关键技术问题 13
1.5 水下机器人的应用领域 15
第2章 水下机器人的数学基础 16
2.1 水下机器人的坐标系及坐标变换 16
2.1.1 水下机器人的坐标系 16
2.1.2 水下机器人的坐标变换 17
2.1.3 速度坐标变换 19
2.2 水下机器人的运动学 20
2.2.1 欠驱动AUV的运动学 20
2.2.2 水下机械手的运动学 20
2.2.3 UVMS的运动学 21
2.3 水下机器人的动力学 22
2.3.1 欠驱动AUV的动力学 22
2.3.2 水下机械手的动力学 25
2.3.3 UVMS的动力学 25
2.4 水下机器人的水动力学 27
2.4.1 惯性质量项 27
2.4.2 阻尼项 29
2.4.3 恢复力和力矩 29
2.4.4 驱动器模型 31
2.4.5 ROV脐带缆模型 32
第3章 水下机器人的结构设计 35
3.1 水下机器人系统的主要组成 35
3.2 水下机器人系统的布局设计 36
3.2.1 水下机器人形体的选择 37
3.2.2 推进器的数量和布置 40
3.2.3 机械手、电视和照明装置的布置 42
3.2.4 耐压结构的设计 42
3.3 水下机器人的密封技术 47
3.3.1 水下机器人的静密封 48
3.3.2 水下机器人的动密封 49
3.4 水下机器人的材料选择 52
3.5 水下机器人的防腐技术 55
3.6 浮力材料技术 59
第4章 水下机器人的通信技术 61
4.1 水下机器人的有线通信 61
4.1.1 有线通信原理 61
4.1.2 有线通信系统 62
4.2 水下机器人的卫星通信 63
4.2.1 卫星通信技术在水下机器人中的应用 63
4.2.2 北斗卫星通信技术 64
4.3 水下机器人的水声通信 64
4.3.1 水声信道 66
4.3.2 水声信道特性 66
4.3.3 水声通信系统 68
4.4 水下机器人的其他形式无线通信 71
4.4.1 水下机器人的无线电通信 71
4.4.2 水下机器人的光学通信 72
4.4.3 水下电场通信 75
第5章 水下机器人的能源技术 76
5.1 无缆型水下机器人的能源系统 76
5.1.1 供电系统的主要方式 76
5.1.2 承压电池技术 80
5.1.3 无线充电技术 81
5.2 有缆型水下机器人的能源系统 82
5.2.1 水面供电系统 82
5.2.2 水下供电系统 83
5.3 新型水下能源技术 85
第6章 水下机器人的推进技术 86
6.1 电力推进技术 86
6.1.1 直流电机推进 87
6.1.2 永磁同步电机推进 87
6.1.3 吊舱式电力推进器 88
6.2 液压推进技术 88
6.2.1 液压泵 89
6.2.2 液压控制阀 90
6.2.3 液压推进系统 90
6.3 新型动力推进技术 93
6.3.1 磁流体推进 93
6.3.2 喷水推进 93
6.3.3 超空泡推进 94
6.4 动力分配系统 95
第7章 水下机器人的感知系统 97
7.1 水下声学感知技术 97
7.1.1 侧扫声呐感知技术 97
7.1.2 前视声呐感知技术 98
7.1.3 多波束声呐感知技术 99
7.1.4 浅剖声呐感知技术 100
7.2 水下视觉感知技术 101
7.3 目标检测识别技术 102
7.4 目标跟踪技术 103
第8章 水下机器人的导航定位系统 109
8.1 水下组合导航系统 109
8.2 捷联惯导系统的数字递推算法 111
8.3 SINS/DVL组合导航 115
8.3.1 DVL的工作原理 115
8.3.2 SINS/DVL松组合 116
8.3.3 SINS/DVL/PS紧组合 119
8.4 SINS/USBL组合导航 121
8.4.1 USBL的工作原理 121
8.4.2 SINS/USBL组合导航系统的状态方程 124
8.4.3 SINS/USBL组合导航系统的量测方程 126
第9章 水下机器人的控制系统 129
9.1 无缆型水下机器人的控制系统 129
9.2 有缆型水下机器人的控制系统 136
第10章 水下机器人的作业技术 151
10.1 水下液压机械手 151
10.1.1 水下液压机械手的工作原理与特点 151
10.1.2 水下液压机械手的驱动系统 152
10.1.3 水介质水下液压机械手 156
10.2 水下电动机械手 156
10.2.1 水下电动机械手的工作原理与特点 156
10.2.2 水下电动机械手的驱动系统 157
10.2.3 水下电动机械手的传动系统 160
10.3 特种作业工具 163
10.3.1 水下切割工具 163
10.3.2 水下液压剪 167
10.3.3 水下清洗工具 167
10.4 水下作业工具的液压动力源 168
10.4.1 水下电机 169
10.4.2 液压泵 169
第11章 水下机器人的布放回收技术 174
11.1 无缆型水下机器人的布放回收技术 174
11.1.1 水面吊放装置 174
11.1.2 水面水下回收平台 177
11.2 有缆型水下机器人的布放回收技术 183
11.2.1 A 形架机构 183
11.2.2 摆动架 184
11.2.3 绞车 185
11.2.4 排缆器 186
11.2.5 伸缩架 187
11.2.6 回收中主动升沉补偿控制 187
11.2.7 回收中被动升沉补偿控制 189
第12章 典型的水下机器人系统 191
12.1 有缆型水下机器人系统技术 191
12.1.1 ROV系统介绍 191
12.1.2 ROV案例 193
12.2 无人自主水下机器人系统技术 201
12.2.1 AUV系统介绍 201
12.2.2 AUV案例 201
12.3 水下滑翔机 204
12.3.1 水下滑翔机系统介绍 204
12.3.2 水下滑翔机案例 205
12.4 水下仿生机器人 206
12.4.1 案例——仿生鲫鱼 207
12.4.2 案例——仿生水母 209
12.4.3 案例——仿生鳗鱼 211
参考文献 213