TEAMTAO

TEAMTAO设计深海勘探的未来

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2015年底,XPRIZE基金会发起了壳牌海洋发现竞赛, 这是一项为期三年的全球挑战,旨在利用自主技术推进深海勘探 水下无人机. 各队竞相开发能够完全绘制地图的水下机器人 在没有人工干预的情况下,在不到24小时的时间内,在4公里深的海底开采了500平方公里.

其中一个参赛队伍是纽卡斯尔大学的合作团队TEAMTAO, SMD(土壤机械动力学有限公司)和英国研究与创新. ope苹果客户端加入 该项目作为技术设计合作伙伴,为团队提供了模拟专业知识 虚拟模拟,优化和测试设备. ope苹果客户端的模拟专家 遵循模拟驱动的设计方法以节省开发时间 和物理原型.

他们面临的挑战

TEAMTAO的目标是通过开发一种低成本的工具来改变海洋数据的收集方式 使用“立方体卫星”之类的理念的平台. 紧凑型自主平台包括 的BEMs(深海漂移模块),一群垂直游动的auv 和水面船. 它还有一个“自动贩卖机”式的自动表面 负责水平运输,数据处理,通信, 和边界器的充电. 在其核心发展中,TEAMTAO努力实现三个主要目标 原则:最小化局部复杂性、自我可持续性和可伸缩性.

TEAMTAO的独特概念是开发一群所有这些通信设备 互相分享信息. 最初,该群包括大约20个海底 但可以很容易地根据被扫描的站点缩放到更高的数字.

我们的解决方案

提前对设备进行虚拟测试并预测在一系列 在不冒原型风险的情况下,TEAMTAO转向了不同的场景 以“ope苹果客户端”. 例如,该团队测试了该结构将如何处理极端 高压力. 该模拟还提供了ope手机客户端该设备的效率的见解 从地面移动到其目标,功率要求是否足够 从开始到结束的位置,以及是否有过热的可能 在这一过程.

Altair从Altair HyperWorks™套件中部署了计算机辅助工程(CAE)工具 如非线性有限元求解器Altair Radioss™,以了解应力 机械部件. ope苹果客户端激活®用于机电 利用系统开发和Altair Compose®对自定义加载例程进行了研究. Altair OptiStruct™用于组件和结构的静态应力 拓扑优化.

虽然该团队使用了一个测试罐来物理评估单个组件,但他们进行了研究 通过模拟它们的功能来学习结构是否会或会 在深度上不会受到任何伤害. 除了达到结构效率,这个系统 模型为控制系统的不同场景提供了高层次的见解,比如频繁 深达4千米的深海洋流正在变化. 该设备仍然需要能够 即使没有恒定的数据流也能找到它到达目标位置的方法 从设备到地面的信号传输频率较低,间隔较大 时间间隔. 数字孪生被用来从物理系统中收集数据 告知数字模型和控制系统如何进一步提高性能和 物理设备的效率. 由于大量困难的场景,可以推动 设备偏离目标,使设备潜水更有效的能力是一个关键特征 数字孪生兄弟.

“使用Altair解决方案,TEAMTAO能够测试 控制系统与系统行为的数字化 在现场测试前要先做两个. 这个虚拟调试 允许项目进展迅速,也是有前途的 进一步发展SMD产品的方法.”

——克里斯·威尔金森
SMD首席技术官

结果

TEAMTAO是英国唯一一支进入决赛的队伍,也是最小的队伍之一 的XPRIZE. 在最后一轮测试中,TEAMTAO成功地展示了他们的 自主群体系统技术,并与其他7支队伍竞争 环游世界,在希腊海岸的深水中绘制巴黎大小的区域地图 在卡拉马塔港附近. TEAMTAO因其卓越的成就而受到表彰 并授予20万美元的登月奖,以表彰他们的创新方法.

通过模拟来预测设备的行为方式,可以让它们更健壮地适应各种场景 这是无法预测的. 通过对单个部件模型的仿真和优化 作为装配和整个系统,团队能够开发一个群体系统,可以 在深海承受高压的同时能完全自主到达目标位置 扫描海底. 完整的模型也提供了一个平行的数字孪生系统,所以任何 可以快速考虑并将新方面构建到系统中. 结合 结构模拟,这允许快速和集中的设计到原型的迭代.