超小型浅水机器人沉浮系统设计

对一种用于浅水机器人沉浮的"活塞式"升降装置进行了研究.该装置主要用于超小型潜水器.升降装置通过内部活塞的运动,产生体积的变化,使潜水器产生下降或上升的作用力.分析表明它能使潜水器受力均匀,能在沉浮时保持良好的稳定性,并且控制灵活.该装置可以保证潜水器水下运动时的整体平稳性与提高水下观察的质量.     

面向微型水下航行器的水泵式沉浮系统设计

根据各种沉浮结构的优缺点,依靠齿轮泵和带换气阀的水舱,设计了一种微小型水下航行器上浮下潜运动的装置,实现了微小型水下航行器成本低,机动性高,控制简单的要求。     

小型水下航行器重心调节机构设计

为提高小型水下航行器的操控性与机动性,设计了可应用于水下航行器的重心调节机构,利用该机构可实现对航行器俯仰角的控制.系统选用了51系列单片机和L298集成控制电路,对步进电机进行控制,并带动高精度滚珠丝杠驱动重物块来改变航行器重心位置.通过仿真实验验证了机构在调节航行器俯仰姿态中的可靠性和准确性.     

高机动自主水下航行器的仿生设计研究

基于黄鳍金枪鱼的生理结构特征,以及鱼类的体干尾鳍推进模式（BCF）和中鳍对鳍推进模式（MPF）,运用仿生工程学原理,开发出高机动自主水下航行器。通过柔性鱼体机构、推进器、沉浮水舱、控制系统和航行稳定性的仿生设计,航行器在水下实验中可自主完成高速巡航和多种机动方式水下作业。建立的水下试验平台可有效应用于仿生推进模式特征参数和推进性能内在关系的研究同时为改善自主水下航行器的机动性能提供了新的设计思路。     

超小型浅水潜水器用活塞式沉浮系统结构设计

随着水下机器人技术的不断推进,超小型浅水潜水器受到了广泛关注。而在超小型、浅水环境,传统的螺旋桨推进机构却存在着一定的缺点。为此,提出一种基于传统方法的新思路,用活塞式伸缩机构实现潜水器的低功耗,能较好实现稳定沉浮运动。     

一种超小型潜水器结构的改进设计

文章主要讨论超小型浅水潜水器沉浮运动的结构设计。该潜水器是一种“活塞式”沉浮系统,体积小,适用于狭窄、浅水环境。论文从其沉浮原理出发,采用C^＋＋语言编制程序,以计算每次外型尺寸变动引起的各项运动参数的变化,通过反复修正设计参数,最终得到满意的方案。该方法是一种基于传统方法的新思路,用活塞式伸缩机构实现沉浮过程潜水器的低功耗性能设计,并具有较好稳定沉浮运动的优点。     

基于虚拟技术的水下航行器设计方法研究

基于虚拟技术的水下航行器设计是近几年来随着计算机虚拟现实技术、网络技术、复杂数据库技术的发展而兴起的一种水下航行器设计方法.分别就当前对此方法的需求、发展前沿分析、发展特点和发展关键技术等问题进行了论述,并设计了一种全新的水下航行器虚拟设计系统,为在水下航行器工程领域全面实现虚拟设计作了理论和技术上的探讨.     

基于有限元和响应面近似的卡箍连接处最大弯曲应力估算

在水下航行器壳体连接设计中,卡箍连接设计在实际工程中得到了广泛应用.水下航行器入水过程及其复杂,目前研究对卡箍连接处的力学分析还不够充分.先对水下航行器入水瞬间,卡箍连接处进行力学分析,然后使用有限元和响应面近似法对受力分析加以验证,最后对某型水下航行器卡箍连接处最大弯曲应力进行函数拟合.最后对通过拟合的某型水下航行器...     

水下航行器光学隐蔽深度测量系统

为了实现对水下航行器光学隐蔽深度的实时测量,研制了水下航行器光学隐蔽深度测量系统。根据目标背景对比度的传输理论,分析了目标背景对比度在海水、大气、海面的传输特性,建立了水下航行器光学隐蔽深度模型。基于该模型分析了测量水下航行器光学隐蔽深度所需要的参数,设计了测量海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水体衰减性系数、海水漫衰减性系数和水下航行器表面反射率的测量方法,并完成一次海上试验。试验测得良好天气情况下特征尺度为12m的水下航行器的光学隐蔽深度为25~35m。试验结果表明,设计的测量系统可以实现对水下航行器光学隐蔽深度测量,并适用于各类潜艇。由于改变了传统的在水面进行深度测量的方式,该系统工作稳定可靠,提高了隐蔽性和对海域测量的准度,可为水下作战决策提供帮助。     

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。     

基于PC104水下检测特种车控制系统设计

阐述基于PC104嵌入式工业控制计算机的水下检测特种车控制系统的设计和软硬件实现方法,举例说明串口接收相关传感器程序,该控制系统已成功应用于水下检测特种车上。利用该PC104系统平台,搭建完整的计算机控制系统。用Turborc作为编程语言,实现传感器信号的接收。实现水下控制系统具备体积小、功耗低等特点。     

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。     

小型航空汽油发动机活塞的设计与研究

论述了小型航空汽油发动机活塞的工作特点,结合发动机活塞设计实例,论述了活塞材料、结构及型面的设计原则和方法。试验结果表明,通过活塞的改进设计,进一步提高了发动机性能。     

水下机器人推进系统CAN应用层协议设计

针对水下机器人的推进系统,设计了一种主从模式的CAN总线应用层协议,该通信协议采用轮询、命令/响应、节点控制、状态传输4种通信模式。详细介绍了CAN总线应用层协议的报文格式和通信模式设计,并将该通信协议成功的应用于水下机器人推进系统中。应用结果表明,该协议能够保证推进系统通信的实时性、可靠性,很好的满足了水下机器人推进系统的通信要求。对于CAN应用层协议在水下机器人其它方面的应用也具有一定的借鉴意义。     

电动舵机控制系统设计

提出了一种电动舵机控制系统的设计方案,该方案可用于比例式操舵的PWM控制.系统电路采用高速A/D模数转换、通用PC104嵌入式计算机数据采集和处理,以及H桥舵机驱动进行硬件结构搭建,软件使用串口中断、A/D转换结束中断,以及作为PWM波最小计量单位的定时器溢出中断完成编写,最后进行了功能实验调试.     

An autonomous unmanned underwater control test vehicle: platform description and experiments

This paper presents an autonomous unmanned underwater vehicle (AUUV) that can be used as a support tool for research tasks in underwater exploration, and as a platform to test different control, communication, or vision algorithms. The vehicle operates without an external power cable and with an original modular program where a web page is enabled as a graphical user interface for wireless communication with the vehicle when it is not submerged. The modular design of the program, based on open-source libraries, allows updating or modifying the configuration of each of its main modules: control, inertial unit, and vision. Experimental results are shown to validate the performance of the proposed vehicle, implementing a non-linear control that includes a PID for the trajectory tracking of its pose (position and orientation).

     

自主水下航行器折叠天线设计

通过对水下机器人的主体外形以及传统水下机器人的外附体进行建模,运用CFD流体软件对其进行仿真分析,发现自主水下航行器外附体中,天线产生阻力最大.天线是自主水下航行器必不可少的通信模块.针对天线带来的大阻力问题,设计出两种折叠天线机构.运用ADAMS软件对比了两种折叠天线机构运动性能参数;运用SolidWorks的应力仿...     

Design and Mechanical Performance Analysis of a New Wheel Propeller

Nowadays,how to enhance the maneuverability of autonomous underwater vehicles(AUVs) is an important issue in the domain of international navigation in that most AUVs just have a single function of underwater navigation or submarine movement,while the design of thrusters is the key of solving the problem.The multi-moving state autonomous underwater vehicle in this paper can achieve four functions,such as wheels,legs,thrust,and course control depend on the characteristics of spatial deflexion and continual circumgyratetion of the flexible transmission shaft.A new wheel propeller for the multi-moving state autonomous underwater vehicle is presented through analyzing the mechanical characteristics of the ducted propeller and the contracted and loaded tip(CLT) propeller.Then the computational fluid dynamics(CFD) method is used to simulate numerically different propellers open-water performance by using the Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) equations and Reynolds stress model(RSM) based on sub-domains hybrid meshes.The predicted thrust coefficients,torque coefficients and pressure of the propellers agree well with the experimental data of their open-water performance.The good consistency shows that the numerical method has good accuracy in the prediction of propeller open-water performance,which guides to design the wheel propeller.Moreover,for the sake of ensuring the security and stability of the AUV when it is moving on the ground,finite element method is used to simulate numerically the intensity and vibration characteristics.The proposed final wheel propeller D4-70(WPD4-70) has preferable open-water performance and intensity characteristics,which can realize the agile maneuverability of the multi-moving state autonomous underwater vehicle.     

活塞式水下力传感器压力平衡装置力学特性分析

以深海活塞式力传感器为研究对象,基于液体的可压缩性,推导出活塞补偿器油液体积变化与仪器工作水深以及内外压差之间的关系式,并给出内外压差的计算方法。基于MATLAB软件对活塞式压力平衡装置进行静态和动态分析,以充油式深海压力传感器为例,推导出活塞的爬行现象与O形圈截面直径、预压缩率、摩擦因数、活塞质量之间的关系。研究结果表明,减小O形圈截面直径、预压缩率、摩擦因数、活塞质量均有助于改善爬行特性。总结了活塞式压力平衡装置结构的设计原则。