隨著人們對海洋開發(fā)的日益重視,自主水下機(jī)器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)已經(jīng)成為世界各主要強(qiáng)國關(guān)注和研究的重要技術(shù)裝備。微型水下機(jī)器人(MicroAUV)由于其體積小、重量輕、制造成本低、隱蔽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)成為水下機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。作為微型水下機(jī)器人的核心,控制系統(tǒng)性能的好壞對整個(gè)微型水下機(jī)器人的總體性能。因此,本文對微型水下機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行了著重的研究,研究內(nèi)容主要包括控制系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)和底層運(yùn)動(dòng)控制算法。研究成果不僅能夠滿足微型水下機(jī)器人自主航行和作業(yè)的基本功能需求,而且具有模塊化和可移植性等優(yōu)點(diǎn)。本文首先對微型水下機(jī)器人的基本功能和使命任務(wù)進(jìn)行了論證和分析,并在此基礎(chǔ)上確定控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。其次,完成了控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)方面主要是具體設(shè)備選型,主控制器、節(jié)點(diǎn)控制器采用目前十分熱門的開源硬件,降低成本,再根據(jù)開源硬件數(shù)據(jù)接口選擇各型傳感器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備。軟件系統(tǒng)基于MOOS系統(tǒng)進(jìn)行搭建,同時(shí)將整個(gè)軟件系統(tǒng)分為四層設(shè)計(jì):監(jiān)督層、使命層、執(zhí)行層和設(shè)備層。最后,根據(jù)該微型水下機(jī)器人所特有的泵噴控制... 

【文章來源】：沈陽理工大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?Ｒｉｐｔｉｄｅ微型水下機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｒｉｐｔｉｄｅ?ｍｉｃｒｏ?ＡＵＶ??

Ｆｉｇ．?１．１?Ｂｌｕｅｆｉｎ?Ｓａｎｄｓｈａｒｋ?ｍｉｃｒｏ?ＡＵＶ??１．２．１．２美國Ｒｉｐｔｉｄｅ公司微型水下機(jī)器人??Ｒｉｐｔｉｄｅ微型水下機(jī)器人也是一種典型的微型水下機(jī)器人產(chǎn)品，如圖１．２所示。其設(shè)??計(jì)上與Ｂｌｕｅｆｉｎ公司Ｓａｎｄｓｈａｒｋ微型水Ｔ機(jī)器人具有很多相似之處，但自身的特點(diǎn)也是十??分鮮明。Ｒｉｐｔｉｄｅ微型水下機(jī)器人也采用了模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)不同的任務(wù)搭載不同的??載荷艙段，如圖１．３所示。Ｒｉｐｔｉｄｅ微型水下機(jī)器人于２０１５年底完成了各項(xiàng)測試，２０１６??年３月向美國空間站與海戰(zhàn)司令部（Ｓｐａｃｅ?ａｎｄ?Ｎａｖａｌ?Ｗａｒｆａｒｅ?Ｓｙｓｔｅｍｓ?Ｃｏｍｍａｎｄ，簡稱??ＳＰＡＷＡＲ）交付３條，２０１６年７月完成美國海軍水面作戰(zhàn)中心（Ｎａｖａｌ?Ｓｕｒｆａｃｅ?Ｗａｒｆａｒｅ??Ｃｅｎｔｅｒ，簡稱ＮＳＷＣ）驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)，交付６條，由此可見，探索微型水下機(jī)器人在軍事中??的應(yīng)用已經(jīng)成為世界海強(qiáng)國必須面對的新課題。??？－?ＵＭ．?ｒｒ—ｒ—一ｆ??圖１．２?Ｒｉｐｔｉｄｅ微型水下機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｒｉｐｔｉｄｅ?ｍｉｃｒｏ?ＡＵＶ??Ｒｉｐｔｉｄｅ微型水下機(jī)器人基本型長度為６３５ｍｍ，直徑１２３．８ｍｍ，重量約為１１．３４ｋｇ，??最大巡航速度超過１０節(jié)

?魁??Ｃｕｓｔｏｍ?Ｖｅｈｔｄ？??圖１．３?Ｒｉｐｔｉｄｅ不同載荷微型水下機(jī)器人??Ｆｉｇ．?１．３?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?Ｒｉｐｔｉｄｅ?ｍｉｃｒｏ?ＡＵＶ??１．２．１．３意大利Ｇｒａａｌ公司Ｆｏｌａｇａ微型水下機(jī)器人??Ｆｏｌａｇａ是意大利Ｇｒａａｌ公司研發(fā)的一款泵噴操控的微型水下機(jī)器人，如圖１．４所示。??該微型水下機(jī)器人直徑為１５５ｍｍ，長度為２１８０ｍｍ，重量約為３１ｋｇ，設(shè)計(jì)巡航速度可??選擇為２節(jié)或者４節(jié)，擁有兩種航行模式，第一種是ＡＵＶ模式，第二種是滑翔機(jī)模式。??ＡＵＶ模式下最大下潛深度為８０ｍ，最大續(xù)航時(shí)間為１４小時(shí)；滑翔機(jī)模式下最大下潛深??度為５０ｍ，最大續(xù)航時(shí)間不詳。??圖１．４?Ｇｒａａｌ?Ｆｏｌａｇａ微型水下機(jī)器人??Ｆｉｇ．?１．４?Ｇｒａａｌ?Ｆｏｌａｇａ?ｍｉｃｒｏ?ＡＵＶ??－４－??


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