ROV的結(jié)構(gòu)設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、有纜水下機器人(ROV)廣泛應(yīng)用于海洋救助與打撈、海洋石油開采、水下工程施工、軍事和國防建設(shè)等諸多方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文源自國家“863”重點項目，目的在于設(shè)計并研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、用于深水海底管道回接的ROV系統(tǒng)。論文基于國內(nèi)外水下機器人設(shè)計的成功經(jīng)驗，通過對ROV結(jié)構(gòu)設(shè)計因素的分析研究，設(shè)計了六推進(jìn)器框架式水下機器人，并對其進(jìn)行了仿真研究。 首先，在深入分析了國內(nèi)外大量ROV相關(guān)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)作業(yè)任務(wù)所

2、限定的設(shè)計特征，規(guī)劃了ROV的原理樣機系統(tǒng)，確定了ROV由浮力模塊、載體框架、推進(jìn)部分、作業(yè)工具、密封艙以及輔助配件等六部分組成模塊組成，其中浮力模塊用于提供足夠的浮力，載體框架用來搭載傳感器、控制部分以及作業(yè)工具等，推進(jìn)部分為六個螺旋槳推進(jìn)器，它們之間相互配合保證水下機器人在水中可以自由地作三維空間運動，輔助配件則對整個系統(tǒng)進(jìn)行補充和優(yōu)化。 然后，在給出ROV特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，確定各主要功能模塊的具體結(jié)構(gòu)型式，利用Pro/E軟

3、件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在ROV整體設(shè)計完成后，利用整體平衡法對ROV系統(tǒng)進(jìn)行了平衡計算，驗證了布局的合理性，詳細(xì)介紹了耐壓殼、載體框架、起吊環(huán)等關(guān)鍵部位，并對每一部分都利ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行了強度校核，證明了選擇的材料和結(jié)構(gòu)滿足強度要求。 其次，利用Pro/E軟件完成了ROV的虛擬裝配，以預(yù)測其性能，進(jìn)而改進(jìn)設(shè)計，提高性能。建立了ROV系統(tǒng)的坐標(biāo)系及相互之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，分別從運動學(xué)和動力學(xué)角度分析了ROV建模需要考慮的參數(shù)