水下机械手结构设计与研究

为了研究海洋环境下水下机械手智能控制相关技术,在分析了水下机械手工作环境及作业性能的基础上,研制了三自由度无人无缆自主式水下机器人用机械手实验样机.在分析了关节关键器件的基础上,进行了水下机械手驱动方式的设计,最后进行了水密性实验.水下水密性实验结果证明了水下机械手本体结构设计的有效性和可行性,水下机械手本体结构的设计为研究水下机械手智能控制相关技术搭建了实验平台.     

自治水下机器人运动控制的动力学分析

运动控制是水下机器人自治化的核心,准确的动力学分析为分析控制系统的物理学特性提供了理论依据。以葛特勒为原始母型方程,深入分析了水下机器人在水下运动中的受力情况,建立了水下机器人水下运动的一般方程,为自治水下机器人控制系统的设计和仿真提供了调试环境。     

水下滑翔机低功耗控制系统实现

水下滑翔机是一种低噪声、长续航力的新型水下机器人,是一种有效的海洋环境测量平台。以水下滑翔机为研究对象,分析了水下滑翔机作业过程中的能耗组成,重点研究了水下滑翔机嵌入式控制系统。详细介绍了适用于水下滑翔机的低功耗控制系统的软硬件设计与实现。通过实验对水下滑翔机低功耗控制系统的有效性和稳定性进行了测试。     

水下微小型机械手控制系统研究

水下机械手是机器人在水下执行作业时的重要工具,因此研制便于控制、稳定性、可靠性高的水下机械手对于完成水下作业任务具有重要意义。首先在分析抓取任务及水下环境信息的获取的基础上,研究了水下机械手的总体结构并设计了系统的硬件结构和软件组成,接着提出了一种新型水下机械手的速度伺服PID控制方案。测试结果表明,该机械手工作稳定,精度、灵敏度高,能满足水下作业的要求。     

基于小脑模型关节控制器的水下机械手复合运动控制的研究及仿真

水下机械手系统是一个高度非线性强耦合的作业系统,作业环境非常复杂且受到强干扰.考虑水动力对水下机械手的作用,推导了水下机械手的动力学模型;提出了一种基于小脑模型关节控制器与PID的复合控制算法,使水下机械手具有在线学习能力,能适应复杂的水下作业环境.以二关节水下机械手为例,利用MATLAB/Simulink对水下机械手的作业控制进行了仿真研究,结果证明,该控制方法和动力学模型可以有效地用于水下机械手的控制研究.     

一种超小型水下推进器的研究与开发

介绍了国内外水下推进器的基本组成与工作原理,分析了水下推进器的主要关键技术,并针对这些关键技术进行优化设计,开发出一种新型水下推进器。通过样机的试制及试验表明,该型水下推进器性能优越,为进一步开展超小型水下推进器的研究提供了依据。     

一种水下机器人的水面平台控制系统设计

针对水下机器人进行水下检测时的实时控制和监控问题,对水下机器人的推进器结构、运动方式、通讯方式、机体状态显示方式、运动控制方法等方面进行了研究,对水下机器人实现高效水下检测所需的各功能需求进行了归纳,提出了一种基于Lab VIEW的ROV水下机器人的水面平台控制系统,利用实验水池对水下机器人的人机交互界面和摄像头拍摄图像进行了测试。研究结果表明,该系统能实时监测水下机器人的各项性能数据,能够实现通讯连接、机体状态显示、运动控制等多项功能,实时控制响应迅速,实时监控效果好。     

水下机械手控制系统研究

为了研究海洋环境下水下机械手智能控制相关技术,在研究室所研制的无人无缆自主式水下机器人用机械手的基础上,从控制系统硬件和软件两个方面进行了水下机械手控制系统设计;为了实现上位机和下位机之间的信号传输,制定了双向通信协议;最后进行了调试实验,其结果验证了所设计的水下机械手控制系统的正确性和可靠性.水下机械手控制系统的设计为水下机械手智能控制研究奠定了基础.     

水下装备电池盒结构设计分析

对水下装备中电池固定盒对于装备航行稳定、电磁兼容重要性进行了分析。结合某款水下机器电池盒试验中出现的问题,分析了水下机器电池盒的设计要素,并提出了新的解决方案。文中介绍了水下机器电池盒设计的特点,对相应的水下装备电池盒设计具有一定参考性。     

全局参数估计的水下目标偏振复原方法

水体介质对光的吸收和散射是导致水下成像退化的两大主要影响因素。针对水下目标成像,本文提出了一种全局参数估计的水下目标偏振复原方法,利用构建的精简水下目标偏振重构模型,通过自动估计全局最优偏振信息重构参数,复原出水下目标图像,降低水体对图像质量的影响。在估计重构参数的过程中,首先,采用偏振中值滤波方法和基于亮原色原理的方法,分别估算水下背景光偏振度信息和无穷远处水下背景光强值;再利用基于最小互信息原则对估计的背景光偏振度信息进行优化;然后采用水下目标偏振图像增强算法将得到的水下目标重构图进行细节增强处理,最终获得复原后的水下目标辐射信息图。实验结果表明,在性能评价指标方面,相较于水下原图和其他水下复原方法处理图,利用本文方法处理后所得的图像增强测量值EME平均提高了120%,图像质量得到了明显的改善。该方法解决了人工取景估计参数不佳的问题,提高了复原目标图像的对比度,可以用于浑浊水下的目标探测与识别。     

基于动网格的水下发射装置两相流研究

为防止水下武器发射时水流浸没身管,提高小口径武器在水下发射的初速,水下武器膛口前需设计密封装置。建立水下武器密封装置模型的非结构网格计算域模型,利用计算流体动力学(CFD)、动网格和UDF等相关知识,通过求解 N-S方程,对密封装置内复杂的两相流进行了数值分析计算。仿真结果表明,密封装置内排出的气体有利于射弹超空炮的形成；此外,在水下5m 发射时弹前激波和弹后激波对箱体冲击作用力峰值可达100 MPa,因此要求密封装置要有足够的强度。     

一种用于精确水压控制的压力传递装置

描述了一种实现水下航行器液压试验设备高精度压力控制的压力传递装置,该压力传递装置利用皮囊式液压蓄能器结构实现压力的高精度控制,使用该压力传递装置对已有的一水下航行器轴系旋转动密封试验设备进行了改进,改进后的水压控制系统实验结果。表明用该压力传递装置显著提高原设备的压力控制精度,并使得压力升降操作智能化。     

小型水下作业设备相变热控技术研究

小型水下作业设备在海洋资源探测与利用领域扮演着重要角色。随着水下作业设备不断向多功能、智能化、长续航和大深度方向发展,设备内部功率元器件不断增多,散热问题日益严峻。文中提出了一种小型水下作业设备储热模块,采用相变材料被动吸热方式对设备内部发热元器件进行散热。研究了典型热功率条件下相变储热模块的热控性能,并对比了不同类型相变材料的热控效果。结果表明：相比于原有的自然冷却方式,低熔点金属镓相变储热模块可显著抑制热源的温升,将设备的正常工作时间有效延长至原来的2.7倍,起到良好的热防护作用;而有机相变材料因其传热性能差,反而阻碍了热量向外壳传递,恶化了设备的散热性能。文中提出的相变热控模块具有零功耗、储热密度大、工作性能稳定等特点。利用设备原有的壳体空间填充相变材料,不额外增加体积,不影响设备内部空间,可实现相变吸热和自然冷却耦合并行散热,有效防止设备内部器件或设备发生过热损坏,为水下无人作业设备持续、安全、稳定、高效工作提供热防护保障。     

A new concept in underwater high fidelity low frequency sound generation

This article reports on a new type of system for high fidelity underwater sound generation (patent pending PT105474). The system includes an underwater sound actuator and the corresponding electronic driver. The sound is generated by a rigid plate that is actuated (both for positioning/dumping and excitation) using purely electromagnetic forces, thus, avoiding the use of any elastic membrane. Since there is no compressible air inside the device, which is flooded by water, the operation of this device is independent from depth, broadening its applications to any water pressure. Characterization of the frequency response, the radiation characteristics, and the dynamic range of this new device for underwater sound generation is presented.     

基于水下打捞与回收技术的研究

就目前水下物体布放回收常用手段存在的一些缺陷作了简要说明。提出了一种采用熔断或爆断螺钉连接和电控法起爆分离的回收水下精密仪器的装置,并对其关键结构和工作原理作了扼要的叙述,同时对该装置的主要部件的结构设计及材料选取作了说明。     

水下设备应急抛弃装置的设计和应用

介绍了研制的水下设备应急抛弃装置的设计指导思想、结构和功能特点，及在水下机械手上的应用情况。     

水下管道自动坡口机的研究

设计了专门用于海底油气输送管道安装、维修的水下坡口机。根据总体维修方案的要求，考虑到现场作业的特殊需要，确定了由径向进给机构、周向爬管进给机构、链条固定及导向装置、切割／坡口刀具等部件组成的本体方案，给出了比例阀控液压系统的设计方案及参数计算。针对坡口机在水中的实际工作，确定了坡口机的控制方案及故障排除方法。     

横置六自由度水下并联对接机构受力分析及仿真

介绍了一种横置六自由度并朕机构的新型水下船体对接装置，分析了在横置工作状态下机构的受力情况和波浪力对装置的影响，通过对实例的数值仿真，验证了此装置能够适用于水下对接的实际要求。     

基于无人遥控潜水器的水下管道卡箍式连接件安装机具设计

为解决深水大口径油气管道卡箍式连接件安装不便的问题,设计了基于无人遥控潜水器的水下管道卡箍式连接件安装机具,主要包括连接件库、机械手、液压力矩扳手和控制系统等。设计的机械手既能满足抓取的唯一性,又能保证连接件不会滑落。根据力学特性对机械臂闭合液压缸的运动情况进行了分析,得出了重心位置会对连接件的运动速度造成影响的结论。连接件库的设计使得装置减少了升降频率,减少工作循环时间。安装机具在无人遥控潜水器的配合下进行作业,可以实现大口径油气管道卡箍式连接件的快速安装。最后结合制作的实物模型对连接件的安装作业流程进行了说明。     

水下航行器控制系统数据采集器

本文介绍了一种用于水下航行器控制系统分析研究的数据采集器的硬件和软件。通过半实物仿真试验和实航试验,表明该数据采集器性能良好,满足控制系统分析研究的需要