水下船體表面清刷機(jī)器人工程樣機(jī)的研究.pdf

1、本課題來源于黑龍江省科技攻關(guān)項(xiàng)目。本文主要完成水下船體表面清刷機(jī)器人的本體、清刷裝置和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)清刷機(jī)器人的位置檢測(cè)方式進(jìn)行研究。 論文對(duì)國(guó)內(nèi)外水下清刷技術(shù)和爬壁機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。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，并選取伺服電機(jī)；完成了船體表面清刷機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)。

2、 進(jìn)行了水下船體清刷機(jī)器人進(jìn)行虛擬裝配；建立了清刷裝置的運(yùn)動(dòng)方程并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真。通過清刷機(jī)器人虛擬裝配，為進(jìn)行機(jī)器人零部件的設(shè)計(jì)加工提供可靠性分析，從而降低研制費(fèi)用和縮短設(shè)計(jì)周期，并為清刷機(jī)器人的成功研制提供了最有利的保證。 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)了清刷電機(jī)控制電路、伺服電機(jī)控制接口電路、串口通訊電路和數(shù)據(jù)采集電路，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

3、示設(shè)計(jì)，不同的鍵值對(duì)應(yīng)下位機(jī)的相應(yīng)的控制命令，通過串口通信來控制清刷機(jī)器人的動(dòng)作，機(jī)器人的工作狀態(tài)由數(shù)碼管顯示；并設(shè)計(jì)了基于C語言的上下位機(jī)的控制軟件。 建立了水下船體表面清刷機(jī)器人位置檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型，水上環(huán)境采用超聲波測(cè)距方式和水下采用超短基線聲學(xué)定位方式，通過浮體為中介利用齊次坐標(biāo)變換原理建立當(dāng)前坐標(biāo)系的位姿變化矩陣，得到機(jī)器人相對(duì)于被清刷船具體三維空間坐標(biāo)，整個(gè)分析過程為機(jī)器人的位置檢測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。 最后介紹了