水下船体表面清刷机器人控制系统的研究

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1、哈尔滨啊鼙人学硕士学位论文摘要壁面移动机器人属特种作业机器人，在核工业、石化企业、建筑行业、消防部门、造船等领域均有广泛的应用，白二十世纪六十年代出现以来，一直受到世界各国的关注。本文研制的水下船体表面清刷机器人是壁面移动机器人的一种类型，是结合黑龙江省归国人员基金项目开展的，具有广阔的应用前景。论文首先介绍了水下清刷作业和壁面移动机器人的国内外发展现状和应用情况，提出了采用双履带、永磁吸附式的水下船体表面清刷机器人本体结构方案。建立了机器人在船体表面静止、运动和加抗倾机构情况下的力学模型，进行了力学分析：同时还对机器人

2、进行运动学分析，建立运动学方程。进行了清刷机器人的伺服电机驱动与控制电路、清刷电机驱动与控制电路、串行通讯电路、倾角传感器数据采集等硬件电路的设计，并进行了基于PL／M高级单片机开发语言的下位机嵌入式控制软件的开发和基于VC++6．0的上位机用户操作界面的开发。为了保证清刷机器人在复杂、恶劣的工作环境下对姿态控制的要求，本文提出了一种基于模糊控制规则切换的P—FUZZY。PID控制器，保证了机器人具有良好的姿态调节能力。论文最后介绍了清刷机器人的性能试验情况。试验结果表明，研制的船体表面清刷机器人具有负重能力强、移动平稳

3、、速度可调、以及抗倾覆和纠偏能力强等特点，各项性能指标达到了设计要求。水下船体表面清刷机器人的研制为壁面移动机器人开辟了一个新的应用领域。关键词：壁面移动机器人：水下清刷；模糊控制；姿态控制AbstractAsaspecialtypeofworkingrobot，wall-climbingrobothasbeenusedinmanyareas，suchasnuclearindustry,petrifactionenterprise，buildingindustry,firefightingandshipbuildinge

4、tc．Ithasbeenprovokinghighaaentionworldwidelyeversinceitwasbornin1960’S．Theunderwatershiphullcleaningrobotresearchedinthispaperbelongstothewall-climbingrobot，andissupportedby刀担HeilongjiangHomecomingScholarFund．Ithaswideapplicationvalue．Atfirst，theauthorsystematica

5、llyoverviewsthedevelopingsituationofunderwatercleaningtechnologyandthewall—climbingrobot，andputsforwardthestructureschemewhichadoptsdoublecrawlermovementandpermanentmagneticadsorptionfortherobot．Thepapersetsupmechanicsmodeloftherobotwhenitisimmobile，ormobile，orit

6、iseffectedbyacclivitous—resistantdevices，makeskinematicsanalyses，andbuildupthekinematicsequation．Thepaperstudiesanddesignsthecircuitdrivingtheservomotorandthemotorforclearing，andtheserialcommunicationcircuit，andthesensordatainputcircuitetc．Theauthordeveloptheembe

7、ddedcontrollersoftwarebasedtheadvancedsinglechiplanguage-PL／MandtheuserinterfacesoftwarebaseVC++6．0．Inordertomeettherequirementofposturecontrollingwhentherobotworksincomplexmadbadlyenvironment，thepaperpupforwardanewP—FUZZY-PIDcontrollerbasedonswitchingusingfuzzyr

8、ule，ensuretherobottohavewellpostureadjustingability．Atlast，performanceexperimentsfortherobotaremade．Testresultsindicatethatthedevelopedshiphullcleaningrobothas