水下船体表面清刷机器人工程样机的研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要本课题来源于黑龙江省科技攻关项目。本文主要完成水下船体表面清刷机器人的本体、清刷装置和控制系统设计，并对清刷机器人的位置检测方式进行研究。论文对国内外水下清刷技术和爬壁机器人的发展现状及应用情况进行了介绍。根据水下船体表面的作业环境，提出永磁体吸附、双履带式结构的清刷机器人的本体方案。研究设计了清刷机器人磁吸附单元、传动链和清刷装置；设计了船体表面清刷机器人驱动方式，并选取伺服电机；完成了船体表面清刷机器人的总体设计。进行了水下船体清刷机器人进行虚拟装配；建立了清刷装置的运动方程并进行了运动仿真。

2、通过清刷机器人虚拟装配，为进行机器入零部件的设计加工提供可靠性分析，从而降低研制费用和缩短设计周期，并为清刷机器人的成功研制提供了最有利的保证。设计了基予AT89C51的上下位枫二级控制系统。依靠下位机实现预定的控制功能，设计了清刷电机控制电路、伺服电机控制接口电路、串口通讯电路和数据采集电路，并安装在机器人本体上；上位机主要进行键盘扫描和数码显示设计，不同的键值对应下位机的相应的控制命令，通过串口通信来控制清刷机器人的动作，机器人的工作状态由数码管显示；并设计了基于c语言的上下位机的控制软件。建立了水下船体表面清刷机器人位置

3、检测的数学模型，水上环境采用超声波测距方式和水下采用超短基线声学定位方式，通过浮体为中介利用齐次坐标变换原理建立当前坐标系的位姿变化矩阵，得到机器人相对于被清刷船具体三维空间坐标，整个分析过程为机器人的位置检测提供了理论基础。最后介绍了清刷机器入的性能实验情况。实验结果表明，研制的船体表面清刷机器人样机具有负重能力强、移动平稳、速度可调和纠偏能力强等特点，各项性能指标达到了设计要求。哈尔滨工程大学硕士学位论文水下船体表面清刷机器人的研制提高清刷效率和提高清刷自动化水平，减少人工劳动强度和减少污染，开辟了一个崭新的领域，船体表面

4、清刷机器人的研发具有重要意义。关键词：船体表面清刷机器人；虚拟装配；数学模型；位置检测哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractThisresearchingtaskisaHeilongiiangimportantsciencetechnologyproject．hathedissertation，thedesignaboutrealityandcleaningdeviceandcontrollingsystemofTheUnderwaterShipfaceCleaningRobothasmostlybeenfulfilled

5、．Moreover,PositionLocalizationmodeascleaningrobotworkingisresearched．Firstly,developingactualityandapplicationstatusonunderwatercleaningtechnologyandpedrailtype—creepwallrobotathomeandabroadissummarized，moreover,importantmeaningdevelopingTheUnderwaterShipfaceCleanin

6、gRobotisilluminated．Arealitystructureschemeusingforevermagnetadsorptionandtwinpedrailtypestructuralcleaningrobotisputforwardbased0nbadcircumstanceofunderwatershipfaceandrealizingadsorptiontomoveagilityandsafetyonshipface．Forevermagnetstructureanddrivingchainanditsco

7、rrelatingparameterandcleaningdeviceareresearchedanddesigned．Drivestyleofcleaningrobotisdesignedandsel'vomotorsareselected．SocollectivitydesignonTheUnderwaterShipfaceCleaningRobotisfinished．VirtualAssemblyforTheUnderwaterShipfaceCleaningRobotisputupandthesportsofclea

8、ningdeviceissimulatedandthesportequationisestablished．BythisV'trtualAssemblyanalyzing,thereliablebasesisprovidedforprocessingandproducingr