众创空间科技创新与应用TechnologyInnovationandApplication2023年8期基于柔性水翼的波浪滑翔器设计刘莘怡，刘颖，林爱梅，吴思淇，尹新彦*（北京理工大学珠海学院，广东珠海519800）波浪滑翔器是一种依靠波浪能驱动的新型水面无人航行器，作为一种新型的可持续的海洋观测平台，其通过海洋中源源不断的波浪能获取前进动力[1-3]。利用母船上自带的太阳能电池板不断地补充能量，为控制系统、导航系统、通信系统以及各种海洋监测设施提供能量，续航能力得到了极大的保障，使其作用范围和作业时间要比其他海洋观测装备高[4-8]。另外，应用这2种可再生的清洁能源，不仅遵循新发展理念，可以更好地去保护生态环境，还可以实现长时间远距离地在宽大的海域上航行，弥补了现有海洋监测设备的不足，开发出完全利用自然能源即可实现自主航行的新型海洋监测器[9]。美国LiquidRobot公司开发了利用波浪能垂荡运动提供运动能量的机动浮标产品WaveGlider，完成多次海试任务，已在水体和洋流的测量、海洋气象、溢油泄漏检测、海洋生物监测和海洋环境生态研究等多领域得到应用，并且在横穿太平洋的PACX活动中，打破了无人海洋机器人行驶最远距离的世界记录[1]。简单来说，波浪滑翔器作为一种新型的自主海洋观测平台，具有航行时间长、自主性强、零排放和经济性高等突出优点。与传统的需自带电源动力的海洋观测设备相比，波浪滑翔器只需依靠自然能源驱动便可航行，具有强大的环境适应性。其能长期、自主地执行环境监测、水文调查、气象预报、生物追踪、远程预警和通信中继等作业，且能在不同海况下进行观测，观测性能良好，在海洋领域呈现广阔的应用前景[10]。1机械结构设计1.1总体结构波浪滑翔器主要由3部分组成，分别是水上母船、柔性缆绳及水下滑翔体。水面母船主要由太阳能电池板、螺旋桨及漂浮材料包围起来的密封舱室、天线、控制系统及各种传感器等组成。水下滑翔体采用纯机械的方基金项目：广东省重点领域专项（2021ZDZX4050）；广东省高校特色创新工程（2020-KTSCX186）；广东省本科高校在线开放课程（2022ZXKC550）*通信作者：尹新彦（1980-），男，博士，讲师。研究方向为水下机器人、智能控制。摘要：为更好地利用和开发海洋资源，保护生态系统多样性等，该文设计一种基于柔性水翼的波浪动力无人航行器，采用一种位置保持控制算法，来使其能够在某一特定海域位置保持稳定。该波浪滑翔器是一种完全利用自然能源即可实现自主航行的新型海洋监测平台，其主体结...
