水下船體清刷機器人控制系統(tǒng)及路徑規(guī)劃研究.pdf

1、本課題來源于黑龍江省十五重點科技攻關項目。簡要介紹了水下船體清刷機器人的本體結(jié)構，主要完成了清刷機器人的控制系統(tǒng)設計和路徑規(guī)劃的研究，并進行了清刷機器人的性能實驗。 首先，介紹了國內(nèi)外船體清刷技術和爬壁機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及應用，并介紹了幾種典型的爬壁機器人。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)構的清刷機器人的本體方案。研究設計了清刷機器人磁吸附單元、傳動鏈和清刷裝置：設計了船體表面清刷機器人驅(qū)動方式，并選取伺服電

2、機；完成了船體表面清刷機器人的總體設計。 對水下機器人的清刷電機進行了選擇，并在建立了該電動機的數(shù)學模型的基礎上，采用直接轉(zhuǎn)矩控制的伺服控制方式，應用MATLAB7.0.1對清刷電機進行了仿真設計。 設計了基于AT89C51的上下位機二級控制系統(tǒng)。依靠下位機實現(xiàn)預定的控制功能，設計了交流伺服電機控制接口電路、清刷電機控制電路、通信接口和系統(tǒng)電源解決方案，并安裝在機器人本體上；上位機主要進行鍵盤掃描和數(shù)碼顯示設計，通過串口

3、通信來控制清刷機器人的動作，并設計了基于C語言的上下位機的控制軟件。 提出了水下清刷機器人的工作性能評價，并針對清刷機器人的性能評價對機器人提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的路徑規(guī)劃算法。 最后，介紹了清刷機器人的性能實驗。實驗結(jié)果表明機器人樣機的各項性能指標達到了項目任務書的要求，具有以下特色：機器人在船體表面可分高、中、低三種速度運行，而且移動平穩(wěn)，移動速度滿足2～8m/min的要求；采用永磁吸附和履帶移動的本體結(jié)構，以及水下的作