CMCV
主办单位：中国造船工程学会
学术媒体支持：水下无人系统学报
全国海洋航行器设计与制作大赛是面向全日制非成人教育在校生的综合性竞赛项目。经过十三年的发展，现已成为我国船舶与海洋工程领域内层次最高、规模最大、覆盖面最广的竞赛。2024年，大赛共吸引了386家院校和科研机构、2555支队伍、13559名师生参赛。最终评选出特等奖76个，一等奖165个，二等奖174个。
《水下无人系统学报》作为中国造船工程学会会刊，持续关注并积极推广该项赛事。为充分展示新时代大学生的创新思维和实践能力成果，不断激发青年创新团队科研探索热情，同时为公众了解海洋航行器设计魅力、普及相关科学知识和技术原理、促进知识的共享和技术传播广度，我刊官微特开设专栏展示参赛团队优秀获奖作品，如有感兴趣团队欢迎踊跃报名，感谢关注。
特等奖
获奖作品
B组 “净澜者”
——泳池清理ROV
团队简介
指导老师：周志权、赖春露
成员姓名：余星佑、贾亦凡、付志航、张诗颖、李镐宇
指导教师点评
哈尔滨工业大学(威海)
周志权、赖春露老师
团队成员积极参与周期长、难度大、任务重的海洋航行器设计项目，在技术探索与创新能力、多学科交叉融合能力、团队协作能力及项目公关能力方面得到全面提升，期待未来更加主动适应新信息技术的发展并响应国家对海洋装备的需求，提升个人及团队在海洋领域的科技创新能力和工程实践水平。
采访实录
此款泳池清理ROV的主要功能有哪些？
答：一是泳池模型建立与实时定位；二是全覆盖路径规划；三是水面水下协同清理；四是局域网下稳定连接控制。
后续的改进方向是什么？
答: 硬件设计方面，还需要对电源管理模块进行优化，开发并提升无线充电系统的效率和可靠性；在机械设计方面，可以对ROV的外形进行深度仿真优化，进一步降低ROV重量，提高ROV能源的利用效率。另外，通过引入更多快拆模块，并针对实际情景预先设计多种替换部件，可实现用户更加方便快捷地更换维护部件。
获奖作品介绍
研究背景及意义
泳池清理是泳池管理系统中必不可少的一个环节，当前大多数泳池主要采取水循环系统加定期人工清理的方式，成本高昂且维护繁琐不便，造成能源和水资源的浪费。市面上的家用型泳池清理ROV施用沉淀剂后清理效果差，在泳池壁有絮凝胶体时无法实现爬壁清理功能，存在清理死角，且在户外无法清理水面漂浮垃圾以及无法构建泳池地图和获取设备位置信息等问题。本项目研发一款集水面水下垃圾清理、水质检测等功能为一体的泳池清理ROV，用于多种场景下的泳池清理，并且利用UWB+IMU惯导融合定位等技术为泳池清理ROV存在的上述问题提供解决方案。
总体设计
ROV整体为开架式六推改进结构，上部为四个垂直方向的推进器，负压吸污收集舱和主控舱，下部为两个水平方向的推进器、履带动力系统、止回阀和电源舱。同步轮履带通过齿轮内的啮合驱动轮刷，清扫泳池底部与墙壁上的污渍；而负压吸污结构巧妙地利用了ROV上部的四个推进器作为水泵出水，将ROV周围的污水吸入。污水经过两层止回阀后到达收集筐，经滤网过滤后污渍留在筐内，水流受负压吸引继续穿过滤网排出，实现对泳池底和泳池壁的吸污清洁。
六推进器开架式结构图
下部履带动力系统
创新点
采用UWB建图定位方案，基于下位机与上位机的联合算法实现了浮漂的水面定位功能。
下位机与上位机可连接公网服务器，使用户能够远程访问、监测和控制水上水下机器人。
依托下位机及各类受控传感器，机器人管家APP可以实时监测水上水下机器人的数据、控制链路、通信链路等实时状态。
ROV在采用负压吸污设计的基础上，创新性地添加了两层止回阀和四个挡流板结构，在保证清洁效果、阻止污渍回流的同时，倒转四个吸污推进器，为ROV提供上升动力。
ROV在水面浮漂过程中，创新性地添加了自动收放线结构，使得ROV可以自动适应不同高度泳池环境的同时保证定位的精度和浮漂吸污功能的效果。
应用前景
本作品由水面浮漂与水下ROV搭配工作，进而形成了面对各类泳池的清理系统。因事先预留接口与各种传感器模块，水下ROV可以随着应用场景的改变而进行改造，实现包括环境监测及水质维护等功能。
更进一步的，水面浮漂通过添加视觉模块并携带浮力材料，可自动判定识别泳池安全隐患，并当有人有溺水隐患时，ROV将自动前往并提供救援服务，从而保障泳池使用人员的生命健康安全，全方位为泳池使用者提供服务。
航行器图片/视频集锦
作品图片
ROV三视图
ROV爆炸视图面
视频展示
“净澜者”——泳池清理ROV演示视频
运动演示——负压吸附、快速前进、扫轮清扫
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速览
《水下无人系统学报》是由中国船舶集团有限公司主管，西安精密机械研究所和中国造船工程学会联合主办的综合性学术期刊，现为中国造船工程学会会刊，中国科技核心期刊、JST、Scopus收录期刊，连续入选《科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告》，以及中国科协航海领域、舰船科学领域、兵器科学与技术（武器工业）领域高质量科技期刊。主要收稿范围: 水下无人系统、水下信息网/系统、水下声学及非声探测、水下无人平台、水下预置系统、无人水下航行器（UUV）、无人水面艇（USV）、水中兵器、水下集群与跨域协同、有人-无人协同及水下作战体系等方面内容。
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