水下船體清刷機(jī)器人控制系統(tǒng)及路徑規(guī)劃研究.pdf

1、本課題來(lái)源于黑龍江省十五重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。簡(jiǎn)要介紹了水下船體清刷機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，主要完成了清刷機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和路徑規(guī)劃的研究，并進(jìn)行了清刷機(jī)器人的性能實(shí)驗(yàn)。 首先，介紹了國(guó)內(nèi)外船體清刷技術(shù)和爬壁機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用，并介紹了幾種典型的爬壁機(jī)器人。根據(jù)水下船體表面的作業(yè)環(huán)境，提出永磁體吸附、雙履帶式結(jié)構(gòu)的清刷機(jī)器人的本體方案。研究設(shè)計(jì)了清刷機(jī)器人磁吸附單元、傳動(dòng)鏈和清刷裝置：設(shè)計(jì)了船體表面清刷機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式，并選取伺服電

2、機(jī)；完成了船體表面清刷機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)。 對(duì)水下機(jī)器人的清刷電機(jī)進(jìn)行了選擇，并在建立了該電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用直接轉(zhuǎn)矩控制的伺服控制方式，應(yīng)用MATLAB7.0.1對(duì)清刷電機(jī)進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)了基于AT89C51的上下位機(jī)二級(jí)控制系統(tǒng)。依靠下位機(jī)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的控制功能，設(shè)計(jì)了交流伺服電機(jī)控制接口電路、清刷電機(jī)控制電路、通信接口和系統(tǒng)電源解決方案，并安裝在機(jī)器人本體上；上位機(jī)主要進(jìn)行鍵盤掃描和數(shù)碼顯示設(shè)計(jì)，通過(guò)串口

3、通信來(lái)控制清刷機(jī)器人的動(dòng)作，并設(shè)計(jì)了基于C語(yǔ)言的上下位機(jī)的控制軟件。 提出了水下清刷機(jī)器人的工作性能評(píng)價(jià)，并針對(duì)清刷機(jī)器人的性能評(píng)價(jià)對(duì)機(jī)器人提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的路徑規(guī)劃算法。 最后，介紹了清刷機(jī)器人的性能實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明機(jī)器人樣機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了項(xiàng)目任務(wù)書的要求，具有以下特色：機(jī)器人在船體表面可分高、中、低三種速度運(yùn)行，而且移動(dòng)平穩(wěn)，移動(dòng)速度滿足2～8m/min的要求；采用永磁吸附和履帶移動(dòng)的本體結(jié)構(gòu)，以及水下的作