水下機(jī)器人3-RRR矢量推進(jìn)球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究.pdf

1、海洋是生命的搖籃，資源的寶庫，海洋中有豐富的金屬、油氣資源。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，海洋逐漸成為人類生存發(fā)展的“第二空間”。在海洋資源的勘探開發(fā)中，水下機(jī)器人可以攜帶攝像頭、機(jī)械手臂、聲吶掃描器等一系列探測儀器，能夠在水下攝像、維修、取樣，甚至繪制海底地形。另外，在軍事方面，水下機(jī)器人也廣泛應(yīng)用于偵察、監(jiān)聽、掃雷等目的。
　　海下環(huán)境復(fù)雜、條件惡劣，這就要求水下機(jī)器人具有良好的機(jī)動(dòng)性和靈活性。目前大多數(shù)水下機(jī)器人推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)很少

2、結(jié)合在一起，無法達(dá)到令人滿意的移動(dòng)性能。本文將開發(fā)一種基于球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的矢量推進(jìn)器，該裝置能夠同時(shí)改變推進(jìn)力的大小和方向，為水下機(jī)器人的推進(jìn)裝置提供新的設(shè)計(jì)思想。
　　本論文主要完成了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　通過分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度以及構(gòu)造方法，選取一種滿足要求的球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，將其用于構(gòu)建水下機(jī)器人的矢量推進(jìn)器，使推進(jìn)器能夠?yàn)樗聶C(jī)器人提供俯仰、偏航、橫滾等自由度的運(yùn)動(dòng)。
　　對(duì)所選取的3-RRR型球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)

3、構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，建立球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的模型，分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并利用數(shù)值分析方法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了正向和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)與三個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)坐標(biāo)之間的映射關(guān)系。
　　對(duì)該新型矢量推進(jìn)水下機(jī)器人，建立了其固定坐標(biāo)系和船體坐標(biāo)系，分析了水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的各個(gè)自由度。建立了水下機(jī)器人的非線性動(dòng)力學(xué)方程，針對(duì)方程中的各項(xiàng)，比如附加質(zhì)量、科式力和向心力、升力和拉力、推進(jìn)力和力矩以及浮力和流體加速力等進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)計(jì)算。
　　針對(duì)矢量