深海采礦裝置多維運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，陸地資源逐漸枯竭。海洋含有豐富的自然資源，于是世界各國(guó)將經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略眼光聚集到海洋上。開發(fā)海洋是人類開辟新發(fā)展空間和生存資源的必經(jīng)之路。 開采海洋中重要礦產(chǎn)資源的浮動(dòng)型鉆井裝置和采油平臺(tái)及錳結(jié)核的采礦船等采礦作業(yè)平臺(tái)都屬于浮式海上結(jié)構(gòu)物，受海洋的浪、潮、流、風(fēng)等的影響，作業(yè)平臺(tái)將產(chǎn)生縱移、橫移、升沉、橫搖、縱搖、平搖六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。采礦作業(yè)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，必然會(huì)影響到采礦作業(yè)平臺(tái)支持的深海采礦裝置的工作，影響到采

2、礦作業(yè)的正常進(jìn)行。因此，有必要采用相應(yīng)的裝置來消除作業(yè)平臺(tái)的橫移等六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)對(duì)深海采礦裝置的影響，保證深海作業(yè)的正常運(yùn)行。 于是，本文作者及其課題組成員提出了一種能夠同時(shí)對(duì)深海采礦裝置的橫移、縱移、升沉、橫搖、縱搖和平搖進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置--多維運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器。 本研究得到廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“深海采礦裝置多維運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器的關(guān)鍵技術(shù)研究”的資助，為其一子課題。本子課題的主要研究?jī)?nèi)容為：根據(jù)已有的關(guān)于并聯(lián)機(jī)器人方面的理論知識(shí)

3、，按照補(bǔ)償器的要求，理論上設(shè)計(jì)出補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。為以后的模擬平臺(tái)的搭建、控制、工作空間的分析、補(bǔ)償性能的研究等基礎(chǔ)。 本文作者根據(jù)多維運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用Solidworks與matlab軟件進(jìn)行建模、仿真分析。在分析的過程中，主要是先把公式編寫成M函數(shù)，再利用matlab和simulink聯(lián)合仿真。在對(duì)多維運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，提出了運(yùn)用Solidworks計(jì)算出各個(gè)部件的質(zhì)量特性，然后運(yùn)用matlab和simu

4、link進(jìn)行聯(lián)合仿真的方法，這方法提高了仿真的精確性。 本文作者先對(duì)多維運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，求取一組比較合適的結(jié)構(gòu)尺寸；再采用近似的公式對(duì)其進(jìn)行力學(xué)分析，得出各個(gè)驅(qū)動(dòng)油缸受力的大小，然后確定出各個(gè)液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸；最后對(duì)已經(jīng)確定的補(bǔ)償器進(jìn)行工作空間和動(dòng)力學(xué)的分析，證明所設(shè)計(jì)出的補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)尺寸滿足要求。 本文所設(shè)計(jì)出的多維運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器，是把Stewart平臺(tái)應(yīng)用于深海采礦中應(yīng)用研究。本文通過仿真，理論上設(shè)計(jì)出了多維運(yùn)動(dòng)