ZD水下滑翔机器人载体外形设计与优化

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1、*第#Z卷第#期机器人*!"#"$[R3)#Z*#""’年+月*机*器*人#""’年+月*01L@A文章编号：!""#$"%%&（#""’）"#$"!"($"’!水下滑翔机器人载体外形设计与优化!!，#!，#胡克，俞建成，张奇峰（!)中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳*!!""!&；*#)中国科学院研究生院，北京*!"""+,）摘*要：借助流体动力计算软件-./和012314，对水下滑翔机器人载体外形进行设计和优化)通过对%种载体方案的分析计算和运动仿真，最终得到了一种比较合理的外形方案)研究结果表明，采用-./流体动力计算软件对于研究水下机

2、器人载体的外形结构，尤其是在方案设计阶段在外形流体动力设计中具有重要的作用，可缩短研制周期、降低设计成本)关键词：水下滑翔机器人；水下机器人；外形优化；-./；012314中图分类号：*56#%****文献标识码：*7!"#$%&’&()*+$,$-’+$.&./0&("12’+"134$("156’*"!!，#!，#89:;，<9=>1?$@A;?B，C8DEFG>$H;?B（!!"#$%&’%()%*+,+-+$./0-+.1’+,.%，2#,%$*$03’4$1&./"3,$%3$*，"#$%&’%(!!""!&，2#,%’；#!56’4

3、-’+$"3#..7./+#$2#,%$*$03’4$1&./"3,$%3$*，8$,9,%(!"""+,，2#,%’）:78#+1’9+：I;A1J;1KL;3>M>?1LNO>P@QPP>R?R?2A;@R?H>BQL12>R?RK2>M>S12>R?RH1?;TU>?ORHQ?O;LT12;LJ;A>@3;V9?$O;LT12;LF3>O;L)DH2;LP2QON>?B2A;PA1K;RK2>M>S12>R?RH2A;B3>O;L，T;B;21?RK2>M>S;OPA1K;O;P>B?4NM;1?PRH2A;Q?>R?P>MQ312>R?

4、RH-./1?O012314)5A;L;PQ32PPART2A122A;Q?>R?P>MQ312>R?A1P1@A>;J;OPRM;BRRO;HH;@2，1?O>2A1P1KL1@$2>@13P>B?>H>@1?@;HRLL;OQ@>?B2A;K;L>RO1?O@RP2RHMRO;3;WK;L>M;?2P1PT;331PHRLP2QON>?B2A;Q?O;LT12;LJ;A>@3;XPAN$OLRON?1M>@O;P>B?，;PK;@>133NHRLO;P>B?>?P@A;M;O;P>B?KA1P;)*:";2.1(#：Q?O;LT12;LB3

5、>O;L；Q?O;LT12;LJ;A>@3;；PA1K;RK2>M>S12>R?；-./；012314<=引言（>&+1.(?9+$.&）长度、直径等参数)通过研究载体外形对水下滑翔机器人水动力特性的影响，同时兼顾载体内部装配空水下滑翔机器人是一种新型观测型水下机器间、加工成本以及检修等方面因素，实现对水下滑翔人，它具有作业范围广、连续作业时间长、能耗低、作机器人的外形进行设计和优化)%种载体外型设计方业费用少等特点)水下滑翔机器人外形的设计原则案如图!所示)所有方案的排水量都相同)为：在满足装配要求的前提下，优化载体型线，降低89YY"!的首

6、部、尾部均为直径#""MM的半球载体的航行阻力，提高升阻比，同时优化水下滑翔机体)该方案具有加工成本低廉、布置装配空间相对较器人的航行操纵性能)载体外形设计包括载体外形大等优点，但是水动力特性较差)方案设计、阻力计算、建立载体操纵运动数学模型及89YY"#是在89YY"!基础上对首尾线型进行进行操纵性预报，最终进行运动仿真分析)本文主要椭圆修正)该方案的有效装配空间比89YY"!有所减对载体的外形方案和附件布置进行较详细的设计和小、加工成本也随之增加，但水动力特性有所改善)优化，最终得到一种比较合理的设计方案)89YY"+在保持载体容积不变的前

7、提下，改变主@=主载体外形设计（A?44#6’*"("#$%&）载体的长径比，首尾线型仍采用椭圆)此方案进一步@B<=C种主载体外形设计方案改善载体的水动力特性，有效装配空间也将受到影主载体型线设计是为了确定主载体外形、载体响)!基金项目：国家自然科学基金资助项目（&"%"’"!"）)万方数据收稿日期：#""%V"&V#()第+H卷第+期胡克等：)水下滑翔机器人载体外形设计与优化($@!"##$%的首尾线型采用了格兰韦尔线型，仍保有效容积减小了，给尾部装置的安装及加工制造带持较大的长径比&虽然该方案尾锥半角有所减少，推来了困难&迟了尾部的边界层

8、分离，减少了漩涡阻力，但尾部的（’）!"##$()))))))（*）!"##$+)))))))（,）!"##$-)))))))（.）!"##$%图()