水下滑翔机器人载体结构的有限元分析

采用有限元分析的方法,通过水下滑翔机器人载体的模型建立、网格划分及其约束条件的改变,模拟、仿真出水下滑翔机器人载体在水下的位移、应力变化情况.计算出载体的体积变化量、浮力的变化.便于更好地选择壳体的材质和空间设备布置.实现保证其结构强度的基础上,尽可能地减轻耐压结构的重量,增加有效负载、增大航程.     

水下滑翔机器人载体外形设计与优化

为了降低载体水阻力,增加载体升阻比,提高载体操纵性能,分析了水下滑翔机器人的载体水动力特性.首先采用计算流体力学软件,通过分析对比四种主体方案得到了比较合理的主体线型,然后设计与优化了载体附体线型,最后得到了优化的载体外形方案.通过上述研究工作缩短了水下滑翔机器人研制周期,降低了设计成本.     

气控滑翔式水下机器人外形设计与仿真分析

基于FLUENT流体仿真分析软件,重点对气控滑翔式水下机器人外形进行优化设计与仿真分析,以更加高效地辅助水下机器人在流场中的设计研究。首先简单介绍气控滑翔式水下机器人的气控原理,然后在其内部结构大体确定的基础上,对主载体外形和滑翔翼型进行设计与仿真分析,从中选取相对优化的方案。FLUENT软件的仿真对水下机器人优化外形、更好的进行水下实验,以及缩短设计周期等都能提供重要的理论依据。     

水下滑翔机器人控制系统研究与开发

文章首先介绍了水下滑翔机器人的组成结构和工作原理,其次提出了水下滑翔机器人的控制系统方案,再次说明了控制系统软、硬件的设计与实现,最后完成了水下实验。实验结果证明控制系统设计合理,运行稳定,可以满足控制要求。     

国内水下滑翔机器人运动调节机构专利综述

对水下机器人,特别是水下滑翔机器人,从历史发展、专利申请、年度分布、数量统计、技术发展路线等多方面进行系统分析,并结合丰富的专利案例,分析研判了水下滑翔机器人的发展脉络,为国内相关领域科研提供了一定参考数据和研究路线选择。     

水下滑翔器浮力驱动效率分析

水下滑翔器作为一种新型水下机器人系统,由于采用了浮力驱动技术具有续航能力大、效率高、噪声低等优点,对于海洋环境监测与资源探测具有重要的应用前景.基于此,对做匀速滑翔运动的水下滑翔器驱动能量进行分析,给出水下滑翔器驱动效率的概念,并推导水下滑翔器在考虑额外能耗与不考虑额外能耗这两种情况下浮力驱动效率的计算方法,进一步分析影响驱动效率的相关因素和提高驱动效率的途径.通过分析可知,机翼的升阻比与滑翔额外能耗是影响浮力驱动效率的两个主要因素,其中机翼的升阻比是影响驱动效率的最重要因素.为揭示驱动效率和机翼结构参数和机翼形式之间的关系,采用经验公式分析机翼展弦比、后掠角对机翼升阻比的影响,采用流体力学计算软件Fluent6.2对相同面积的不同形式机翼的升阻比进行数值计算.研究结果为水下滑翔器设计提供了依据.     

气控滑翔式水下机器人及其控制系统的分析

针对现有民用水下机器人产品少且价格昂贵的现状,提出并设计一种气控滑翔式水下机器人。该机器人以压缩空气作为动力源,结构简单、造价低廉。本研究对机器人的结构及工作过程进行了介绍,并推导了该机器人姿态调整闭环控制系统的传递函数,使用MABLAT进行了仿真分析,得到的结论验证了此闭环系统的可行性,并对此系统设计提供理论基础。     

基于太阳能水下机器人的优化设计

基于太阳能水下机器人的设计要求,对水平翼的外形进行优化设计.水平翼既要求能可靠搭载太阳能电池板,又具有较小的航行阻力,且能在载体使用浮力驱动实现载体的滑翔运动时为载体提供足够的升力.水平翼外形优化设计主要包括:翼平面几何形状设计、翼剖面设计和翼布局设计,利用CFX软件对各种设计方案进行分析进而得出最终优化方案.     

一种用于安保的水下机器人设计

从载体结构、软件及硬件方面对一种用于安保的水下机器人作了介绍。并提出了该水下机器人的设计难点及相应的解决措施。试验结果表明该机器人能较好地满足使用要求,对于同类产品的设计具有一定的借鉴价值和推广意义。     

基于变质心控制的低速水下航行器动力学建模

针对水下滑翔机器人在低速运动过程中常规鳍舵低的问题,提出了通过设在航行器内部的3个滑动质量块运动,改变机器人动力学系统质心,从而改变了作用在机器人上的流体动力力矩,进而改变其姿态角,从根本上克服了常规的鳍舵控制方法的不足。本文基于广义d’Alembert方程推导了基于变质心控制的水下滑翔机器人的4刚体9自由度动力学方程,进行了纵平面下的弹道仿真。     

基于关节限位的自治水下机器人机械手系统运动规划研究

对自治水下机器人搭载的四功能水下电动机械手进行了简要描述.考虑到自治水下机器人机械手系统的运动学冗余,将关节限位算法用于系统逆运动学求解,避免载体大幅度姿态变化.利用Matlab仿真表明该算法在解决系统冗余的同时有效的限制了关节位移.     

一种混合驱动小型自主水下机器人设计

本文介绍了一种小型水下观测机器人的设计方法。机器人有两种驱动方式:浮力驱动和螺旋桨推动。浮力驱动以节省能耗延长作业时间,螺旋桨推进以更好地应对水下环境挑战。文章从载体结构、控制系统和软件系统三个方面,详细介绍小型混合驱动水下机器人的设计。机器人具有成本低、续航时间长等优点,为渔业养殖、湖泊污染防治等长时间、大面积水体观测应用提供了新的思路。     

水下机器人锁紧释放技术综述

叙述了锁紧释放系统在水下机器人上的应用,说明了锁紧释放装置是控制水下机器人作业的重要手段.分析了天津大学研制的水下机器人解锁释放搭载体和设备、半埋雷打捞装置夹紧爪和美国某型号武器水下发射装置完成预定任务的工作原理和结构特点.归纳总结了水下大型构件锁紧释放系统设计中应着重考虑的问题.讨论了动力源形式的选择和力(矩)裕度分析、支撑与紧固点的选择、锁紧与释放形式的选择和实现、密封技术等四项锁紧释放机构的关键技术.     

水下长鳍波动式MPF推进模式机器人研究现状与发展趋势

自20世纪末起，水下仿生机器人就因其独特的推进模式、高效的推进效率而受到学者们广泛的研究。通过模拟千奇百怪鱼类的运动姿态，各种各样推进模式的水下仿生机器人也被开发了出来。研究人员始于身体尾鳍（body and/or caudal fin，下称BCF）推进模式的研究，再衍生到中间鳍对鳍（median and/or paired fin，下称MPF）推进模式的研究，近年来又将MPF细分为了多鳍拍动式、胸鳍扑翼滑翔式和长鳍波动式三种。文中探讨了水下长鳍波动式MPF推进模式机器人的发展起源，并且从原理、结构、材料、流体力学方面分析了近年来水下长鳍波动式MPF推进模式机器人研究现状与发展趋势。     

水下滑翔器姿态控制伺服系统研究

设计了一套数字伺服系统用于改变水下滑翔器的质量分布.此系统设计基于单片机P87C591,包括系统硬件设计和软件设计,通过伺服电机的位置控制实现了对水下滑翔器的质量分布控制,进而调整水下滑翔器的运动姿态,具有较高的控制精度和可靠性.     

扑翼滑翔UUV概念设计与研究

将水下仿生扑翼推进技术与水下滑翔技术相结合,提出了新型扑翼滑翔UUV的概念,描述了其工作过程及性能要求;在此基础上,从仿生学的角度出发,对扑翼滑翔UUV总体布局、外形、扑翼推进器、滑翔控制系统、舵机结构、控制通信系统等进行了系统的设计;最后,应用MATLAB软件对所设计扑翼滑翔UUV在扑翼工作状态及滑翔工作状态的运动性能进行了仿真,结果表明,所设计UUV基本能够满足所设计的性能要求。为扑翼滑翔UUV的进一步研究提供了重要参考。     

水下机器人静水压力试验研究

研究水下机器人的静水压力试验方法和测试标准,设计了一套应用于水下机器人静水压力测试试验平台,能够满足静水压力的测试要求.同时对水下机器人的放置结构进行改进,方便机器人的投入和取出.该套测试实验平台采用模式实验舱进行静水压力实验的方法,设置包含照明系统、摄像系统、自动加泄压系统的测试系统.研究结果表明采用智能化模拟实验舱可以精准有效地对水下机器人静水压力进行实验,对轻型有缆遥控水下机器人的应用推广有积极意义.     

仿生爬壁滑翔机器人样机的设计与实验研究

针对多足攀爬机器人运动速度低、稳定性差、回收困难等问题,对飞鼠等四足攀爬滑翔生物体态构型和运动机理进行了分析,提取了飞鼠滑翔控制的波动步态模型,提出了一种多模式运动模型。构建了爬壁机器人模型和样机,并在仿生爬壁机器人的基础上初步构建了滑翔机器人样机;利用流体仿真软件FLUENT,确定了滑翔机器人升阻力系数、俯仰力矩与俯仰角之间的关系,以及稳定滑翔速度等参数;通过滑翔实验对仿真实验结果进行了验证。研究结果表明:滑翔机器人可以通过翼膜形状改变其气动特性,实现俯仰、滚转、偏航等姿态调整,维持滑翔过程的稳定性和有效性。     

于ANSYS对混合驱动水下滑翔器耐压壳体设计及分析

对混合驱动水下滑翔器的耐压壳体进行了设计计算与有限元分析。首先对耐压壳体的材料、结构进行了选择设计,然后分别对耐压壳体壁厚、失稳、变形方面进行了设计计算,从而验证了结构、尺寸确定的理论可靠性。最后,通过对混合驱动水下滑翔器的耐压壳体中最危险部分进行强度和屈曲有限元仿真,得到分析结果与设计计算结果基本一致,从而验证了耐压壳体的设计是合理的、可行的,为混合驱动水下滑翔器的实体试验提供了很大的借鉴价值。     

水下机器人耐压电子舱设计与制作

耐压电子舱作为水下机器人电子元器件的重要载体,其结构设计、强度分析、密封及防腐技术是水下机器人开发设计非常关键的技术之一。本文从电子舱结构设计、材料选择、水密设计和防腐设计这几个角度介绍了水下机器人耐压电子舱的设计和制作,并成功应用于水下机器人潜水作业。