基于STM32的水下机器人控制系统设计
基于STM32的水下机器人控制系统设计[20191213113157]
摘 要
作为人类探索和发展水下资源的助手，水下机器人具有高度的自主能力，面对复杂的水下环境，研究提高其可靠性能、控制的精度和响应的实时性，在水下构筑物裂缝检测领域有着广阔的应用前景和重要的意义。
在此背景下，本文针对坝体裂缝检测水下机器人（ROV），进行了关于ROV控制系统结构和控制算法的研究。基于STM32嵌入式控制器，开发出了一套用于坝体裂缝检测水下机器人的软硬件控制和测试系统，并实现了对ROV的自适应模糊PID控制。
此外针对坝体裂缝的照明问题，为了解决水下复杂因素造成固定照明设备的照明问题，采用单片机结合传感器控制步进电机的方案，设计了基于Proteus和Keil的照明控制仿真，实现照明系统在四个自由度上的最优的控制。
最后利用组态软件LabVIEW，结合现场总线，设计完成了可对下位各种传感器信息的实时监测、主动控制纠错的测试平台，实现了对于水下机器人软硬件的测试。
摘要 Ⅰ
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:水下机器人（ROV）、STM32嵌入式控制器、自适应模糊PID控制、Proteus、LabVIEW、现场总线
目 录
Abstract Ⅱ
第一章 绪 论
1.1引言 1
1.2 水下机器人发展现状及趋势 1
1.2.1 水下机器人发展现状 1
1.2.2 水下机器人发展趋势 3
1.3 课题研究的来源和意义 4
1.4 本文主要研究内容 5
第二章 水下机器人系统总体设计方案
2.1 总体性能指标 7
2.2 水下机器人的结构设计 8
2.3 水下机器人推进器布置方案 8
2.4 水下机器人控制系统设计 9
2.4.1 清刷机构驱动电机的选择 9
2.4.2 姿态传感器的选择 11
2.4.3 水深传感器的选择 13
2.4.4 湿度传感器的选择 13
2.4.5 水下摄像机和水下照明灯的选择 14
2.4.6 全向移动机构 16
2.5本章小结 16
第三章 嵌入式控制系统硬件电路实现
3.1主控制模块 18
3.1.1主控制芯片的选择 18
3.1.2主控芯片引脚分布 19
3.2基本电路设计 20
3.2.1电源 20
3.2.2推复位电路及时钟电路 21
3.2.3调试接口 22
3.3 电机驱动电路 22
3.3.1 PWM调速 22
3.3.2直流伺服电机驱动 23
3.4 电机测速电路 25
3.4.1 测速方法 25
3.4.2 测速反馈 27
3.5 串口通信电路 27
3.6 RS485协议电平转换 28
3.7 光电隔离电路 29
3.8 本章小结 29
第四章 水下机器人照明智能控制应用仿真
4.1 Proteus软件介绍 31
4.2整体结构设计 32
4.2.1 转角传感器选择及应用电路 32
4.2.2 扭矩传感器及应用电路 33
4.2.3 车速信号处理电路 33
4.2.4 步进电机驱动电路 34
4.2.5 A/D转换电路 34
4.3 系统程序设计 35
4.3.1软件设计 36
4.3.2相关程序 36
4.4 本章小结 37
第五章 水下机器人控制算法设计
5.1水下机器人控制算法的选择 38
5.2 模糊控制 38
5.2.1模糊PID控制算法 38
5.2.2模糊PID控制器设计 40
5.3控制系统建模及仿真 43
5.4 本章小结 45
第六章 基于LabVIEW的硬件调试平台系统设计
6.1 LabVIEW相关软件的介绍 46
6.2 实现方案设计 47
6.2.1 初始化操纵杆模块 47
6.2.2 输入数据采集模块 47
6.2.3 关闭输入设备模块 48
6.3 程序设计流程 48
6.3.1 速度转换 49
6.2.3 速度的解耦处理（子VI） 51
6.4 通信系统设计 52
6.4.1 LabVIEW串口通信简介 52
6.4.2 LabVIEW串口通信模块 53
6.4.3 生成串口协议子VI 55
6.4.4 实时双向串口通信 56
6.5 本章小结 59
第七章 总结与展望
7.1 总结 60
7.2 展望 61
附录
附录一：硬件控制器及驱动器
附录二：水下机器人照明系统仿真电路及程序
附录三：英文文献翻译
第一章 绪论
1.1引言
海洋是生命的摇篮，资源的宝库，在人类面临人口膨胀和生存空间有限的矛盾，陆地资源的枯竭与人们日益增长的要求之间的矛盾，这些矛盾的产生都极其迫切的要求我们向深邃的海洋进军，占地球表面积71%的海洋，是一个富饶而远未得到开发利用的宝库。我国是一个临海国家，海洋资源的开采对国家的未来发展至关重要。
认识海洋、开发海洋需要各种高技术手段，发展这些手段是建设海洋强国、捍卫国家安全和实现可持续发展的伟大目标所必不可少的。作为探索内空间最重要手段的水下机器人技术与探索外空间的运载火箭技术有同等重要的意义，因此，水下机器人的发展一直为世界各海洋强国所关注。水下机器人机动灵活，能够在深海中长时间工作而日益成为人类开发利用海洋的重要工具，并且是先进机器人技术在水下的应用，融合了流体、结构、机械、材料、计算机控制、能源等前沿技术，其制造和控制水平往往体现了一个国家的综合科技实力。
水下机器人的应用领域正在不断扩大。在民用方面，水下机器人主要应用在海底矿藏勘察、深水油气开发、海底失事船只打捞、大坝及水库的探测、湖水环境监测等领域。在军用方面，世界各国海军都注重海军作战无人化的发展，研制出动作灵活、智能化程度很高的军用水下机器人，主要应用在扫雷、灭雷、反潜战、侦察与监视等领域。随着传感器技术、导航定位技术和自动控制技术的发展，水下机器人的应用领域将更加广阔。
1.2 水下机器人的发展现状及趋势
1.2.1 水下机器人的发展现状
20世纪后半页是水下机器人诞生、发展并走向应用的时期，近20年以来，由于先进材料、高性能的能源、信息技术的飞速发展，各种水下机器人得到了快速的发展，特别是在大深度、长航程水下机器人方向上发展迅猛。
为了确定水下机器人的应用范畴，有必要先给出水下机器人的定义:水下机器人是一种可在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作方式使用机械手包括其它工具，代替或辅助人去完成某些水下作业的装置。
越来越多的国家投入到水下机器人技术的研究和产品开发中，其中沿海发达国家更具有技术优势。美国、英国、法国、加拿大、日本、俄罗斯以及中国等国家都成立了专门的研究机构和实验室来研究水下机器人技术。如美国海军研究所院的自治水下机器人研究中心、日本东京大学的水下机器人应用实验室、我国的中科院沈阳自动化研究所、中国船舶科学研究中心和哈尔滨工程大学。水下机器人的种类很多，其中遥控水下机器人(ROV-Remotely Operated Vehicle)、自治水下机器人(AUV Autonomous Underwater Vehicle)、载人水下机器人(HOV-Human Occupied Vehicle)是三种主要的水下机器人。
现在，ROV技术最成熟且应用范围最广泛。它的操作由人通过主缆和系缆(又称脐带电缆)进行遥控，人的参与使得ROV能完成复杂的水下作业任务，其层次划分是以水面母船和ROV本体两部分组成的分布式体系结构。一般都是采用水下的工控机与水面的控制机组合来实现。工控机安放在水下机器人耐压舱内部，实现基本输入输出和通讯功能。而控制机被安装在母船上，利用高级程序语言来实现控制算法，通过光纤或者双绞线通信来与底层的工控机实现数据通信。目前，小型ROV的质量仅10多kg，大型ROV超过20,000 kg，其作业深度达到10,000m，几乎可到达任何海洋深度。
我国目前下潜深度最大、功能最强的水下取样型ROV一一“海龙”号，在上海交通大学水下工程研究所问世，如图1.1、1.2所示。该ROV长3m多，宽和高都为1.8m，重量超过3t。它带有工作长度1.5-1.75m的两个机械手，其抓力和举力均超过100kg;装有1台照相机和5台不同功能的摄像机，并配有强光灯，可以照亮较大范围的海底。该机器人在水中能够自己行走，前进后退速度可达3.5kn，侧向移动速度可达2.5kn，上下运动速度分别为1.8kn和2.2kn，不到30分钟就可以下潜到3,500m水深进行作业，可在直径达600m的范围内活动。“海龙”号水下取样型机器人是由中国大洋协会投资研制，用于大洋深海生物基因和极端微生物研究，以及人类起源秘密的探索，同时也可进行各种水下作业。
图1.1“海龙号”吊放画面 图1.2“海龙号”作业监控场景
1.2.2 水下机器人的发展趋势
随着海洋认识和开发的需求的增加，以及水下机器人技术的日渐成熟，水下机器人未来发展将朝着更深、更远、更专业、模块化和协同化方向发展。
更深：地球上97%的海洋深度在6,000米以上，因此，发展6,000米以上深海水下机器人必然是水下机器人未来的发展趋势。
更远：目前水下机器人的活动范围还有限，ROV的活动范围受到了缆线的限制，而能源、导航和通信技术则限制了AUV的活动范围，随着海洋开发的不断深入，未来的水下机器人的活动范围也急需扩大。
更专业：水下机器人的专业化程度越来越高，这是市场和技术的共同需求，一种型号或者一台水下机器人不可能完成所有的任务，它们将只针对某个特殊的需求，配置专用设备，完成特定任务，水下机器人的种类会越来越多，分工会越来越细，专业化程度会越来越高。
模块化：同一型号水下机器人更换模块可具有多种功能，机器人本体则是一个平台，通过搭载不同的模块，而具备不同的功能，完成不同的任务需求。
协同化：单一水下机器人的功能总有局限性，面临需求时，多种功能机器人协同作业完成更加复杂任务，是机器人技术发展的又一趋势。
此外随着控制技术的发展，各种先进的控制方法相继成为在水下机器人的控制系统中应用研究的热点，传统PID控制较少，大部分是PID与其他控制方法相结合的控制方法。对PID控制算法的改进有很多方法，其中有一种方法是增益表控制法。该方法是一种通过调节线性控制器的增益参数来适应不同工况的技术，增益表包括了几个增益参数，控制器在不同的范围内采用不同的增益参数，以便获得最佳的控制效果。滑模控制是一种很好的非线性控制技术，在水下机器人控制领域也有着广泛的应用。另外，在水下机器人控制中还有滑模控制与模糊控制结合的方法。因为滑模控制在实际应用中容易出现“抖振”现象，将模糊控制和滑模控制结合起来，可以加快系统的响应速度。模糊控制器、神经网络控制器在水下机器人中的应用也是发展的趋势和研究的热点。
1.3课题研究的意义
水利水电工程是关系到国计民生的重要工程，它是农业的基础，是国民经济的重要命脉，我国江湖河海水域众多，据不完全统计，作为水利水电工程主要设施之一的大坝就有86,000余座，为世界之最，各种泵站、桥墩、船闸、水下管道等水下设施更是不计其数。然而，在86,000余座水库大坝中有近三分之一由于年久失修以及自然灾害等原因已经成为危坝，其他水下设施状况也不容乐观。此外在服役期间承受很大的水压温度梯度、水的冲刷、渗透、侵蚀以及建筑质量等各种原因不可避免的会产生裂缝。这些设施中很多终年都在水下，我们平常很难知道它们的具体状况，由于在水面和水下的环境不同，有些暴露在水面和在水下的状况也不一样，这些都需要进行水下检测。由于水下环境非常复杂，目前只有为数较少的技术能应用于大坝水下裂缝的检测。
此外水下构筑物长时间在浸泡在水中有的会有泥沙的沉淀，长时间还会一些水生物、水藻附着其上，沉淀的泥沙和生长的水生物覆盖在水下构筑物的表面且不易清除，对我们的检测带来了困难，很难知道被检测对象的具体状况，所以这就需要先除去表面附着物才能检测到水下构筑物的实际状况。
通过潜水员进行水下作业和检测不仅安全系数低、效率不高，而且会消耗的大量人力、物力和财力。本文从中小型水利设施的检测和勘察实际出发，研究一种带有淸刷机构装置、装备水下视觉检测设备的小型有缆水下机器人，使之能够在狭窄、水质有污染、有一定危险的浅水环境中作业，主要用于水坝、大堤、闸门、桥梁、涵道、近海工程等水下设施的经常性检测。用水下机器人代替潜水员来完成清刷检测任务，不仅提高安全性和工作效率，而且投入费用少，具有非常广泛的应用前景。
摘 要
作为人类探索和发展水下资源的助手，水下机器人具有高度的自主能力，面对复杂的水下环境，研究提高其可靠性能、控制的精度和响应的实时性，在水下构筑物裂缝检测领域有着广阔的应用前景和重要的意义。
在此背景下，本文针对坝体裂缝检测水下机器人（ROV），进行了关于ROV控制系统结构和控制算法的研究。基于STM32嵌入式控制器，开发出了一套用于坝体裂缝检测水下机器人的软硬件控制和测试系统，并实现了对ROV的自适应模糊PID控制。
此外针对坝体裂缝的照明问题，为了解决水下复杂因素造成固定照明设备的照明问题，采用单片机结合传感器控制步进电机的方案，设计了基于Proteus和Keil的照明控制仿真，实现照明系统在四个自由度上的最优的控制。
最后利用组态软件LabVIEW，结合现场总线，设计完成了可对下位各种传感器信息的实时监测、主动控制纠错的测试平台，实现了对于水下机器人软硬件的测试。
摘要 Ⅰ
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:水下机器人（ROV）、STM32嵌入式控制器、自适应模糊PID控制、Proteus、LabVIEW、现场总线
目 录
Abstract Ⅱ
第一章 绪 论
1.1引言 1
1.2 水下机器人发展现状及趋势 1
1.2.1 水下机器人发展现状 1
1.2.2 水下机器人发展趋势 3
1.3 课题研究的来源和意义 4
1.4 本文主要研究内容 5
第二章 水下机器人系统总体设计方案
2.1 总体性能指标 7
2.2 水下机器人的结构设计 8
2.3 水下机器人推进器布置方案 8
2.4 水下机器人控制系统设计 9
2.4.1 清刷机构驱动电机的选择 9
2.4.2 姿态传感器的选择 11
2.4.3 水深传感器的选择 13
2.4.4 湿度传感器的选择 13
2.4.5 水下摄像机和水下照明灯的选择 14
2.4.6 全向移动机构 16
2.5本章小结 16
第三章 嵌入式控制系统硬件电路实现
3.1主控制模块 18
3.1.1主控制芯片的选择 18
3.1.2主控芯片引脚分布 19
3.2基本电路设计 20
3.2.1电源 20
3.2.2推复位电路及时钟电路 21
3.2.3调试接口 22
3.3 电机驱动电路 22
3.3.1 PWM调速 22
3.3.2直流伺服电机驱动 23
3.4 电机测速电路 25
3.4.1 测速方法 25
3.4.2 测速反馈 27
3.5 串口通信电路 27
3.6 RS485协议电平转换 28
3.7 光电隔离电路 29
3.8 本章小结 29
第四章 水下机器人照明智能控制应用仿真
4.1 Proteus软件介绍 31
4.2整体结构设计 32
4.2.1 转角传感器选择及应用电路 32
4.2.2 扭矩传感器及应用电路 33
4.2.3 车速信号处理电路 33
4.2.4 步进电机驱动电路 34
4.2.5 A/D转换电路 34
4.3 系统程序设计 35
4.3.1软件设计 36
4.3.2相关程序 36
4.4 本章小结 37
第五章 水下机器人控制算法设计
5.1水下机器人控制算法的选择 38
5.2 模糊控制 38
5.2.1模糊PID控制算法 38
5.2.2模糊PID控制器设计 40
5.3控制系统建模及仿真 43
5.4 本章小结 45
第六章 基于LabVIEW的硬件调试平台系统设计
6.1 LabVIEW相关软件的介绍 46
6.2 实现方案设计 47
6.2.1 初始化操纵杆模块 47
6.2.2 输入数据采集模块 47
6.2.3 关闭输入设备模块 48
6.3 程序设计流程 48
6.3.1 速度转换 49
6.2.3 速度的解耦处理（子VI） 51
6.4 通信系统设计 52
6.4.1 LabVIEW串口通信简介 52
6.4.2 LabVIEW串口通信模块 53
6.4.3 生成串口协议子VI 55
6.4.4 实时双向串口通信 56
6.5 本章小结 59
第七章 总结与展望
7.1 总结 60
7.2 展望 61
附录
附录一：硬件控制器及驱动器
附录二：水下机器人照明系统仿真电路及程序
附录三：英文文献翻译
第一章 绪论
1.1引言
海洋是生命的摇篮，资源的宝库，在人类面临人口膨胀和生存空间有限的矛盾，陆地资源的枯竭与人们日益增长的要求之间的矛盾，这些矛盾的产生都极其迫切的要求我们向深邃的海洋进军，占地球表面积71%的海洋，是一个富饶而远未得到开发利用的宝库。我国是一个临海国家，海洋资源的开采对国家的未来发展至关重要。
认识海洋、开发海洋需要各种高技术手段，发展这些手段是建设海洋强国、捍卫国家安全和实现可持续发展的伟大目标所必不可少的。作为探索内空间最重要手段的水下机器人技术与探索外空间的运载火箭技术有同等重要的意义，因此，水下机器人的发展一直为世界各海洋强国所关注。水下机器人机动灵活，能够在深海中长时间工作而日益成为人类开发利用海洋的重要工具，并且是先进机器人技术在水下的应用，融合了流体、结构、机械、材料、计算机控制、能源等前沿技术，其制造和控制水平往往体现了一个国家的综合科技实力。
水下机器人的应用领域正在不断扩大。在民用方面，水下机器人主要应用在海底矿藏勘察、深水油气开发、海底失事船只打捞、大坝及水库的探测、湖水环境监测等领域。在军用方面，世界各国海军都注重海军作战无人化的发展，研制出动作灵活、智能化程度很高的军用水下机器人，主要应用在扫雷、灭雷、反潜战、侦察与监视等领域。随着传感器技术、导航定位技术和自动控制技术的发展，水下机器人的应用领域将更加广阔。
1.2 水下机器人的发展现状及趋势
1.2.1 水下机器人的发展现状
20世纪后半页是水下机器人诞生、发展并走向应用的时期，近20年以来，由于先进材料、高性能的能源、信息技术的飞速发展，各种水下机器人得到了快速的发展，特别是在大深度、长航程水下机器人方向上发展迅猛。
为了确定水下机器人的应用范畴，有必要先给出水下机器人的定义:水下机器人是一种可在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作方式使用机械手包括其它工具，代替或辅助人去完成某些水下作业的装置。
越来越多的国家投入到水下机器人技术的研究和产品开发中，其中沿海发达国家更具有技术优势。美国、英国、法国、加拿大、日本、俄罗斯以及中国等国家都成立了专门的研究机构和实验室来研究水下机器人技术。如美国海军研究所院的自治水下机器人研究中心、日本东京大学的水下机器人应用实验室、我国的中科院沈阳自动化研究所、中国船舶科学研究中心和哈尔滨工程大学。水下机器人的种类很多，其中遥控水下机器人(ROV-Remotely Operated Vehicle)、自治水下机器人(AUV Autonomous Underwater Vehicle)、载人水下机器人(HOV-Human Occupied Vehicle)是三种主要的水下机器人。
现在，ROV技术最成熟且应用范围最广泛。它的操作由人通过主缆和系缆(又称脐带电缆)进行遥控，人的参与使得ROV能完成复杂的水下作业任务，其层次划分是以水面母船和ROV本体两部分组成的分布式体系结构。一般都是采用水下的工控机与水面的控制机组合来实现。工控机安放在水下机器人耐压舱内部，实现基本输入输出和通讯功能。而控制机被安装在母船上，利用高级程序语言来实现控制算法，通过光纤或者双绞线通信来与底层的工控机实现数据通信。目前，小型ROV的质量仅10多kg，大型ROV超过20,000 kg，其作业深度达到10,000m，几乎可到达任何海洋深度。
我国目前下潜深度最大、功能最强的水下取样型ROV一一“海龙”号，在上海交通大学水下工程研究所问世，如图1.1、1.2所示。该ROV长3m多，宽和高都为1.8m，重量超过3t。它带有工作长度1.5-1.75m的两个机械手，其抓力和举力均超过100kg;装有1台照相机和5台不同功能的摄像机，并配有强光灯，可以照亮较大范围的海底。该机器人在水中能够自己行走，前进后退速度可达3.5kn，侧向移动速度可达2.5kn，上下运动速度分别为1.8kn和2.2kn，不到30分钟就可以下潜到3,500m水深进行作业，可在直径达600m的范围内活动。“海龙”号水下取样型机器人是由中国大洋协会投资研制，用于大洋深海生物基因和极端微生物研究，以及人类起源秘密的探索，同时也可进行各种水下作业。
图1.1“海龙号”吊放画面 图1.2“海龙号”作业监控场景
1.2.2 水下机器人的发展趋势
随着海洋认识和开发的需求的增加，以及水下机器人技术的日渐成熟，水下机器人未来发展将朝着更深、更远、更专业、模块化和协同化方向发展。
更深：地球上97%的海洋深度在6,000米以上，因此，发展6,000米以上深海水下机器人必然是水下机器人未来的发展趋势。
更远：目前水下机器人的活动范围还有限，ROV的活动范围受到了缆线的限制，而能源、导航和通信技术则限制了AUV的活动范围，随着海洋开发的不断深入，未来的水下机器人的活动范围也急需扩大。
更专业：水下机器人的专业化程度越来越高，这是市场和技术的共同需求，一种型号或者一台水下机器人不可能完成所有的任务，它们将只针对某个特殊的需求，配置专用设备，完成特定任务，水下机器人的种类会越来越多，分工会越来越细，专业化程度会越来越高。
模块化：同一型号水下机器人更换模块可具有多种功能，机器人本体则是一个平台，通过搭载不同的模块，而具备不同的功能，完成不同的任务需求。
协同化：单一水下机器人的功能总有局限性，面临需求时，多种功能机器人协同作业完成更加复杂任务，是机器人技术发展的又一趋势。
此外随着控制技术的发展，各种先进的控制方法相继成为在水下机器人的控制系统中应用研究的热点，传统PID控制较少，大部分是PID与其他控制方法相结合的控制方法。对PID控制算法的改进有很多方法，其中有一种方法是增益表控制法。该方法是一种通过调节线性控制器的增益参数来适应不同工况的技术，增益表包括了几个增益参数，控制器在不同的范围内采用不同的增益参数，以便获得最佳的控制效果。滑模控制是一种很好的非线性控制技术，在水下机器人控制领域也有着广泛的应用。另外，在水下机器人控制中还有滑模控制与模糊控制结合的方法。因为滑模控制在实际应用中容易出现“抖振”现象，将模糊控制和滑模控制结合起来，可以加快系统的响应速度。模糊控制器、神经网络控制器在水下机器人中的应用也是发展的趋势和研究的热点。
1.3课题研究的意义
水利水电工程是关系到国计民生的重要工程，它是农业的基础，是国民经济的重要命脉，我国江湖河海水域众多，据不完全统计，作为水利水电工程主要设施之一的大坝就有86,000余座，为世界之最，各种泵站、桥墩、船闸、水下管道等水下设施更是不计其数。然而，在86,000余座水库大坝中有近三分之一由于年久失修以及自然灾害等原因已经成为危坝，其他水下设施状况也不容乐观。此外在服役期间承受很大的水压温度梯度、水的冲刷、渗透、侵蚀以及建筑质量等各种原因不可避免的会产生裂缝。这些设施中很多终年都在水下，我们平常很难知道它们的具体状况，由于在水面和水下的环境不同，有些暴露在水面和在水下的状况也不一样，这些都需要进行水下检测。由于水下环境非常复杂，目前只有为数较少的技术能应用于大坝水下裂缝的检测。
此外水下构筑物长时间在浸泡在水中有的会有泥沙的沉淀，长时间还会一些水生物、水藻附着其上，沉淀的泥沙和生长的水生物覆盖在水下构筑物的表面且不易清除，对我们的检测带来了困难，很难知道被检测对象的具体状况，所以这就需要先除去表面附着物才能检测到水下构筑物的实际状况。
通过潜水员进行水下作业和检测不仅安全系数低、效率不高，而且会消耗的大量人力、物力和财力。本文从中小型水利设施的检测和勘察实际出发，研究一种带有淸刷机构装置、装备水下视觉检测设备的小型有缆水下机器人，使之能够在狭窄、水质有污染、有一定危险的浅水环境中作业，主要用于水坝、大堤、闸门、桥梁、涵道、近海工程等水下设施的经常性检测。用水下机器人代替潜水员来完成清刷检测任务，不仅提高安全性和工作效率，而且投入费用少，具有非常广泛的应用前景。
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