水下机器人运动控制仿真研究

设计了一种水下机器人,它由防水基体、螺旋桨推进器和伺服电机组成。姿态传感器用于采集水下运动的姿态信息,通过单片机控制系统,采用PID算法调节螺旋桨推进器的角度,完成水下机器人的前进、后退、升降、转向等动作,采用Arduino微控制器平台对直流电机速度、伺服电机位置进行控制。仿真实验结果表明:该控制器可以有效地对直流电动机转速、伺服电机位置进行控制。     

液压推进型水下机器人的运动控制方法研究

针对液压推进型水下机器人的定向控制问题,对液压推进器的比例滞环、机器人多自由度运动模型、控制器设计等方面进行了研究,提出了液压推进器转速PI控制与ROV定向PID控制相结合的控制方法;在Matlab/Simulink中建立了海马号水下机器人的六自由度动力学模型,并设计了带螺旋桨转速PI闭环的定向控制器;该定向控制器包括控制手柄输入、定向PID控制器、推力分配及合成矩阵、螺旋桨转速PI控制器等,利用仿真试验模型对控制器进行了抗干扰测试。仿真结果表明:所提出的复合PID控制器可显著减小由于液压推进器推力不一致引起的定向角度控制误差,具有比常规PID控制器更好的控制性能。     

基于CFD水下助力推进器的阻力特性研究

在水下助力推进器动力系统的设计过程中,需要设计与水下航速相对应的动力参数。由于水下推进器航速的不同,以及推进器外形结构的复杂,推进器在水下受到的阻力大小也不相同,传统的经验和计算方法并不能满足的设计要求。论文采用计算流体动力学(CFD)对不同航速下推进器的阻力及流场进行数值模拟分析,CFD仿真结果仿真得到了不同航速下推进器受到的阻力以及流场的分布,为推进器动力系统和外形的设计提供了可靠的设计参数和依据。     

可重构磁耦合水下推进器的磁场分析及性能评估

在保证微小型水下机器人运动灵活的同时,降低矢量推进器机械复杂性,改善其防水密封问题,设计了一款可重构磁耦 合的水下矢量推进器。 基于磁耦合非接触式动力传输,解决了驱动电机与螺旋桨之间的防水问题;与此同时,采用重构机构在 两自由度内改变螺旋桨位姿,实现了可重构矢量推进水下机器人的目的。 在建立磁耦合磁场模型的基础上,通过 ANSYS Maxwell 磁场仿真与搭建的磁转矩测量装置,验证了磁场建模的正确性并分析了重构机构对磁耦合动力传输磁转矩的影响。 在 此基础上,进一步搭建了螺旋桨水下测力装置,评估了转速与推力以及不同重构角下最大矢量推力的变化情况。 结果表明,推 进器能够在[-15°,15°]两自由度可重构角范围内稳定地输出矢量推力。     

基于Pro／E的螺旋桨设计与实体建模

螺旋桨是船用推进器中应用最广的一种。对螺旋桨的参数计算设计思路以及实体建模方法进行了详细介绍,为螺旋桨的初学设计人员提供了一般性的思路,便于依据实际参数要求,便捷地设计螺旋桨和运用Pro／E软件进行螺旋桨的三维实体建模。     

自补偿式水下推进器的设计及其密封和水动力性能研究

针对小型水下机器人推进器效率低、抗压能力弱的问题,设计一种小型自补偿式水下推进器。该推进器采用油囊的密封方式,利用内外压差进行油液的自我补偿,避免了因油液轻微泄漏导致整个推进器失效的情况发生,保证推进器使用的可靠性。对自补偿模块的密封性能进行有限元分析以及对推进器的水动力性能进行计算仿真,并进行压力与推力实验测试。测试结果与仿真结果均表明,设计的自补偿式水下推进器具有良好的密封性能和水动力特性,验证了设计的可靠性。     

Solidworks结构分析在水下机器人设计中的应用

介绍了Solidworks结构分析插件simulation的基本功能,利用该插件的有限元分析功能,对水下机器人推进器支撑架和耐压壳体进行了应力分析,并依据设计目的对部件进行了结构优化,结果表明,Solidworks Simulation应用于水下机器人设计可简化设计流程,提高设计效率,能够得到接近于水下机器人实际应用的分析结果。     

水下清刷机械手的总体设计及方案分析

目前急需研制船舶表面水下自动清刷机器人,国内外对螺旋桨水下自动清刷机器人的研究还很少,水下清刷机械手的设计分析具有重要价值。针对要完成螺旋桨桨叶复杂曲面水下自动清刷作业的机械手,进行了方案设计,水下清刷机械手作为水下机器人的拓展模块,由2只具有对称结构的抓取机械手和1只清刷机械手组成,介绍了机械手的技术参数、总体系统、原理、功能和工作空间。该方案合理解决了高效、完整地对目标4叶螺旋桨进行清刷作业的关键问题。     

基于可旋转推进器的水下机器人运动控制研究

通过对水下机器人在运动过程中的受力以及力矩分析,水下机器人采用可旋转推进器,所以要实现六自由度的运动只需要4个推进器,采用推进器布局。建立了基于可旋转推进器的水下机器人六自由度运动方程,并有针对性的对六自由度运动方程进行了简化。水下机器人运动控制的分析离不开动力学模型,所以对其进行受力和力矩分析是必要的。在简化的运动方程的基础上设计了运动控制系统,并使用Matlab对其进行仿真验证。     

混合驱动水下滑翔机用可折叠螺旋桨的设计

混合驱动水下滑翔机仅使用浮力驱动时,螺旋桨桨叶会产生一定的阻力.针对这一问题,设计了一种新型可折叠螺旋桨,用于减小螺旋桨不工作时混合驱动水下滑翔机螺旋桨桨叶产生的阻力.对这一新型可折叠螺旋桨进行了数学建模与水动力分析,验证了这一新型可折叠螺旋桨用于混合驱动水下滑翔机时的性能可靠性.     

混合驱动水下滑翔机用可折叠螺旋桨的设计

混合驱动水下滑翔机仅使用浮力驱动时,螺旋桨桨叶会产生一定的阻力.针对这一问题,设计了一种新型可折叠螺旋桨,用于减小螺旋桨不工作时混合驱动水下滑翔机螺旋桨桨叶产生的阻力.对这一新型可折叠螺旋桨进行了数学建模与水动力分析,验证了这一新型可折叠螺旋桨用于混合驱动水下滑翔机时的性能可靠性.     

不同水下仿生推进器性能影响的比较

各种模拟鱼类游动的水下仿生推进器,较传统的螺旋桨推进器有着低噪音、低扰动、高效率等突出优点。决定仿生推进器各个性能的重要因素之一,就是仿生推进器内部运动和动力的传动方式。比较分析了采用功能材料驱动、摆动舵机直接驱动、旋转伺服电机加运动变换机构驱动、液压传动等不同传动方式下仿生推进器的结构特点、运动自由度、推进性能,以及适应负载变化的特性,最后指出液压传动是一种综合性能较好的传动方式。液压传动的仿生推进器初步试验表明,该传动方式的结构简单紧凑、驱动能力强、可移植性好、具有优良的动力特性,有着广阔的应用前景和研究价值。     

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。     

水下矢量推进器的动力学分析

基于一种新型的深海螺旋桨矢量推进器,对其受力进行了分析和工程上的简化,建立了其动力学模型,并应用ADAMS软件进行了动力学的仿真与分析,得到了该推进器的动力学特性,为进一步的研究提供了基础。考虑到柔性轴系对整机性能的影响,将对螺旋桨轴进行柔性化处理,研究结果表明,柔性螺旋桨轴对系统动力学特性的影响非常明显。     

超小型水下机器人本体的研究

介绍了一种超小型水下机器人,其整体结构及工作原理突出了该水下机器人的特点.利用三个螺旋桨实现了上升、下潜、前进、后退和左右转弯运动.从耐压主体舱的形状、材料和性能参数方面对耐压仓结构进行了设计计算,接下来又对驱动方式的选择、水下运动阻力计算等方面进行了探讨.     

半转叶轮仿生推进器船舶航行实验方案设计

半转叶轮仿生推进器船舶的特色之处在于其推进器是基于半转机构实现Weis-Fogh效应仿生原理的新型船舶推进器,它的工作原理不同于普通的螺旋桨,为探求该新型推进器船舶的航速、回转特性、紧急停车倒车特性、推进效率以及尾迹特性等因素,需设计合理的测试方案对实船进行航行试验研究.     

警用水下机器人本体的设计

介绍了一种在水下进行刑事证物的探测识别、涉案水下现场搜索调查和水下证物打捞作业的警用水下机器人本体。机器人用两个主推进器和两个辅推进器实现其前后、浮潜和左右转弯运动,带有与控制相关的传感器和计算机以及水下探测设备,可实现水下机器人的自主定深航行,并具有对水下目标的光学探测和声纳探测能力。试验验证,该机器人能高效地完成作业使命任务,对水下机器人的设计有一定的借鉴参考价值。     

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。     

无人机水下定点悬停平衡模块设计

无人机在水下针对作业任务,需要在不同位置定点悬停。文中对悬停状态的实现提出了悬停平衡模块设计的思想。对悬停水舱-螺旋桨模块进行了运动学分析;对四旋翼结构进行了动力学分析。分析表明,模块化的设计可以使横滚角和俯仰角控制在很小的范围内,而偏航角可以在很大范围内调节,无人机水下悬停可以得到较好的平衡调节。     

深海潜水器集成电机推进器的研究

在深海观测和作业领域,推进器是一种非常过关键的设备,深海潜水器上一般都配备三个或三个以上的推进器。将控制器、电机、减速器、联轴器和螺旋桨集成一体的集成推进器是当今推进器研究的一种新方向。论文介绍了这种集成化推进器的结构,分析了其中的关键技术。