【摘要】：隨著陸地資源的逐漸匱乏,各國不遺余力地進(jìn)行海洋探索和研究。部分海域的特殊地形,讓潛水員無法觸及,于是水下機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。以開架式水下機(jī)器人為載體,配合高性能的微處理器和周邊傳感器,研究了水下機(jī)器人的定深潛航和特殊姿態(tài)航行,并配備壓水倉,讓水下機(jī)器人更加節(jié)能。首先,簡(jiǎn)單介紹了國內(nèi)外水下機(jī)器人的研究現(xiàn)狀。概述了水下機(jī)器人的研究背景,對(duì)于海洋探索的重要性,以及世界各國的研發(fā)狀況。簡(jiǎn)要說明了我國水下機(jī)器人取得的科研成果。接著,分析了水下機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)。目前,水下機(jī)器人比較通用的體系結(jié)構(gòu)為時(shí)空分解體系結(jié)構(gòu)。結(jié)合這種遞階體系結(jié)構(gòu),引出感知層、運(yùn)算層、控制層三層結(jié)構(gòu)的POC體系結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)的感知層在緊急狀態(tài)下可以直接發(fā)送緊急指令給控制層,避免系統(tǒng)的延時(shí)性的,提高了體系結(jié)構(gòu)的可靠性。然后,采用最新的深度傳感器和姿態(tài)傳感器,利用目前較為主流的Cortex-M4架構(gòu)的微處理的核心控制電路,并研制新型推進(jìn)器。讓體系結(jié)構(gòu)的每一層得以物理實(shí)現(xiàn)。最后,優(yōu)化水下機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu),合理分配推進(jìn)器布局,高度集成化硬件電路。通過水下機(jī)器人受力基礎(chǔ)分析和基本的動(dòng)力學(xué)探究,針對(duì)水下機(jī)器人的特殊運(yùn)動(dòng)特性,采用PID控制器對(duì)六個(gè)推進(jìn)器和一個(gè)壓水倉進(jìn)行控制。通過實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化布局后的水下機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)6自由度運(yùn)動(dòng),并且更加節(jié)能。為水下機(jī)器人的研發(fā)提供了新的方案。
[Abstract]:With the gradual scarcity of land resources, countries spare no effort in marine exploration and research. The special terrain in some parts of the sea is untouchable to divers, so underwater vehicles come into being. Based on open-shelf underwater vehicle (OUV), with high-performance microprocessor and peripheral sensor, the underwater vehicle's constant depth submersible navigation and special attitude navigation are studied, and the underwater vehicle is equipped with pressurized water silo to save energy more. Firstly, the research status of underwater vehicle at home and abroad is briefly introduced. The research background of underwater vehicle, the importance of ocean exploration, and the research and development situation of countries in the world are summarized. The scientific research achievements of underwater vehicle in China are briefly described. Then, the architecture of underwater vehicle is analyzed. At present, the common architecture of underwater vehicle is space-time decomposition architecture. Combined with this hierarchical architecture, the POC architecture with three layers of perceptual layer, operational layer and control layer is introduced. The perceptual layer of the architecture can directly send emergency instructions to the control layer in a state of emergency to avoid the delay of the system and improve the reliability of the architecture. Then, using the latest depth sensor and attitude sensor, using the core control circuit of micro-processing of the current mainstream Cortex-M4 architecture, a new type of propeller is developed. Physical implementation of each layer of the architecture. Finally, the mechanical structure of underwater vehicle is optimized, the configuration of propeller is allocated rationally, and the hardware circuit is highly integrated. Based on the analysis of the basic force and dynamics of underwater vehicle, the PID controller is used to control six propellers and a pressurized silo in view of the special motion characteristics of underwater vehicle. The experimental results show that the underwater vehicle with optimized layout can achieve 6 degrees of freedom and save energy. It provides a new scheme for the research and development of underwater vehicle.
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 尹松海;廉玉城;景雪瑞;仝宇彬;姜薇;;智能機(jī)械魚的設(shè)計(jì)與研究發(fā)展展望[J];科技展望;2017年02期

2 曾林;;我國水下運(yùn)載器發(fā)展探討[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2016年24期

3 詹朋;;智能機(jī)器人的發(fā)展和設(shè)計(jì)[J];西部皮革;2016年24期

4 張銘鈞;褚振忠;;自主式水下機(jī)器人自適應(yīng)區(qū)域跟蹤控制[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年19期

5 鄧志剛;朱大奇;方建安;;水下機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)辨識(shí)方法綜述[J];上海海事大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

6 胡從坤;余澤宇;陳曦晨;;四旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究[J];科技廣場(chǎng);2014年06期

7 李秀豐;郭立泉;王計(jì)平;郁磊;方強(qiáng);;基于六軸傳感器的步態(tài)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];傳感器與微系統(tǒng);2014年07期

8 賈威;豐雨;陳德謙;;全自動(dòng)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)平臺(tái)[J];物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);2014年06期

9 魏延輝;彭富國;盛超;周衛(wèi)祥;;自主式水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性控制方法[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

10 趙娥;宋保維;李家旺;;變質(zhì)心自主水下航行器定深控制研究[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2011年32期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 溫秀平;水下機(jī)器人特性分析及其控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

2 于華男;開架式水下機(jī)器人辨識(shí)與控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李立;蛇形機(jī)器人水下運(yùn)動(dòng)仿真及控制的研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

2 張超;圓碟形水下機(jī)器人的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)控制[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

3 李潔敏;水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究[D];東北大學(xué);2011年

4 闞維;自主式水下機(jī)器人上層決策系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國海洋大學(xué);2011年

5 王杰;基于STM32F103礦用高壓隔爆開關(guān)綜合保護(hù)系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

6 李良彥;船舶阻力及粘性流場(chǎng)的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2008年

7 王瑾瑜;無速度傳感器感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩模糊控制的研究[D];湖南大學(xué);2007年

8 王青山;AUV在海流環(huán)境中的滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

9 劉小峰;海洋探測(cè)機(jī)器人操縱性及運(yùn)動(dòng)仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

10 許彥營;多水下機(jī)器人通信及協(xié)調(diào)方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：2363836