自主水下機(jī)器人模塊化浮力調(diào)節(jié)技術(shù)研究.pdf

1、隨著人們對海洋資源的重視和開發(fā)逐漸加快，AUV對于海洋環(huán)境和資源調(diào)查檢測越來越受到各國的重視。AUV在水下作業(yè)時(shí)浮力會受到海水溫度、鹽度、深度等的影響而發(fā)生變化。國內(nèi)針對AUV上配置的浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究較少，本文設(shè)計(jì)了三種模塊化高精度浮力調(diào)節(jié)裝置，并對其中最優(yōu)方案研制成樣機(jī)，該裝置可廣泛應(yīng)用于中小型的無人水下設(shè)備，可以有助于該設(shè)備更好的形成浮力配比、姿態(tài)調(diào)節(jié)、浮力驅(qū)動(dòng)這樣的功能。本技術(shù)將達(dá)到可靠性好，易于設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)尺寸小，易于模塊化，控

2、制精度高。諸如此類特點(diǎn)，對于幫助水下機(jī)器人減少能耗、降低系統(tǒng)成本，提高水下機(jī)器人的水下作業(yè)質(zhì)量、提高安全性以及操縱性等方面，具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。本論文研究的內(nèi)容主要從以下幾個(gè)方面展開:
　　1.依據(jù)課題情況，對選題背景和依據(jù)進(jìn)行細(xì)致研究，尤其在課題國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和動(dòng)態(tài)上，根據(jù)先導(dǎo)專項(xiàng)指標(biāo)要求總結(jié)了課題中的重點(diǎn)和難點(diǎn)及擬定技術(shù)路線。
　　2.設(shè)計(jì)分析了一套油囊式浮力調(diào)節(jié)裝置。通過測量耐壓油箱內(nèi)氣體體積變化來計(jì)算的浮力

3、調(diào)節(jié)的大小，計(jì)算氣體體積變化對溫度和壓力的靈敏度;對關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)、選型、校核，完成了整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，AMESim仿真、驗(yàn)證油囊式浮力調(diào)節(jié)方案可行性。
　　3.設(shè)計(jì)分析了一套高精度油囊式浮力調(diào)節(jié)裝置，在供油囊外側(cè)安裝高精度直線位移傳感器，利用直線位移傳感器來間接測量吸排海水量，進(jìn)而間接計(jì)算浮力大小的改變量;對關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)、選型、校核，并完成了整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用AMESim對液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證油囊式浮力調(diào)節(jié)方案的可行性。

4、　　4.結(jié)合排水、排油兩種調(diào)節(jié)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，在充分發(fā)揮不同調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套活塞缸式浮力調(diào)節(jié)裝置，它利用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓缸吸排海水改變浮力從而實(shí)現(xiàn)浮力調(diào)節(jié)的目的，浮力調(diào)節(jié)的大小是通過直線位移傳感器測量油液的改變量間接計(jì)算得到的;通過AMESim對該系統(tǒng)仿真，針對液壓系統(tǒng)重要部位進(jìn)行校核;完成控制硬件以及軟件設(shè)計(jì)的工作，加工了原理樣機(jī)并進(jìn)行樣機(jī)加載實(shí)驗(yàn)。通過分析結(jié)果可知，以上設(shè)計(jì)的浮力調(diào)節(jié)裝置的工作性、系統(tǒng)密封性良好，系統(tǒng)