世界远洋运输事业飞速发展,船舶作为海上交通运输的主要工具正发挥着越来越重大的作用。船舶在航行过程中,当船体底部接触到海中悬浮物(网具、绳索等)时,这些悬浮物容易被吸入并缠绕在螺旋桨上,严重影响船舶的航行安全。不仅如此,海洋结构生产平台水下部分结构由于长期处于海水的浸泡中,以及平台受船舶的碰撞,容易产生结构断裂、开裂和变形等现象。因此,对水下船体和海洋平台结构的检测与作业必不可少。人工作业风险大、成本高,逐渐被日益发达的机器设备所取代,而水下机器人(Remotely Operated Vehicle,ROV)就是其中一类极具代表性的设备,为海洋事业的发展和海洋科学研究带来了巨大的推动作用。本文结合江苏省高技术船舶协同创新中心2015年科研项目,研制了一款水下结构检测与作业型水下机器人ROV样机,并开展声纳图像识别研究。具体内容如下:首先,本文根据当前国内外水下机器人研究现状,并基于项目技术要求,提出了一套新颖的水下结构检测与作业机器人ROV研制方案,并进行本体设计,其中包括框架设计、浮体设计、电子耐压舱设计、动力推进系统设计及关键部件选型等。其次设计并研制了ROV水面控制系统和水下控制系统。水面控制系统包括控制台面板数据采集和水面监控软件设计。监控软件基于VC开发,具有图像显示、导航及监控信息叠加、ROV控制功能。水下控制系统包括主控模块、电源模块、电机驱动模块、通信模块、电压电流采集模块、漏水检测模块等。其中主控芯片为K60,其内核为ARM-CORTEX-M4,并搭载μC/OS-II嵌入式实时操作系统,保证了控制系统的实时性和可靠性,同时方便后续功能的升级改造。然后开展852型声纳系统回波数据采集、成像和目标识别研究。根据852声纳的通信协议进行声纳图像数据采集,并经过坐标变换和波束内插完成原始图像生成。在对声纳图像进行了灰度变换、中值滤波、阈值分割的基础上,最终采用Hough变换实现声纳图像目标的特征提取。最后对整个系统进行陆上调试和水池实验,水池实验验证了本ROV能较好完成进退、旋转、定深、定航等运动,并能清晰观测到水下结构物体,达到了预期设计目标。