發(fā)布時間：2018-11-28 18:15

【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,于是水下機器人應(yīng)運而生。以開架式水下機器人為載體,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,讓水下機器人更加節(jié)能。首先,簡單介紹了國內(nèi)外水下機器人的研究現(xiàn)狀。概述了水下機器人的研究背景,對于海洋探索的重要性,以及世界各國的研發(fā)狀況。簡要說明了我國水下機器人取得的科研成果。接著,分析了水下機器人的體系結(jié)構(gòu)。目前,水下機器人比較通用的體系結(jié)構(gòu)為時空分解體系結(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現(xiàn)。最后,優(yōu)化水下機器人機械結(jié)構(gòu),合理分配推進(jìn)器布局,高度集成化硬件電路。通過水下機器人受力基礎(chǔ)分析和基本的動力學(xué)探究,針對水下機器人的特殊運動特性,采用PID控制器對六個推進(jìn)器和一個壓水倉進(jìn)行控制。通過實際試驗驗證了優(yōu)化布局后的水下機器人可以實現(xiàn)6自由度運動,并且更加節(jié)能。為水下機器人的研發(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2363836