水下機(jī)器人重心測(cè)量及誤差分析技術(shù)研究.pdf

1、水下機(jī)器人的重心不僅是設(shè)計(jì)中需要考慮的主要技術(shù)參數(shù)，而且也是水下機(jī)器人在工作過(guò)程中需要控制的重要技術(shù)指標(biāo)。針對(duì)傳統(tǒng)的水下機(jī)器人重心測(cè)量方法精度低、計(jì)算繁瑣等問(wèn)題，本文研究水下機(jī)器人重心的測(cè)量方法，研制原理樣機(jī)，進(jìn)行相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文首先通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)資料，對(duì)物體重心測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，重點(diǎn)分析國(guó)內(nèi)外各家單位較具有代表性的重心測(cè)量裝置，然后總結(jié)針對(duì)不同測(cè)量對(duì)象所用的重心測(cè)量方法，結(jié)合水下機(jī)器人的實(shí)際結(jié)

2、構(gòu)特點(diǎn)，研究并確定了采用基于力矩平衡原理的多點(diǎn)衡重法來(lái)測(cè)量水下機(jī)器人重心的總體方案。
　　為了進(jìn)行水下機(jī)器人重心測(cè)量的實(shí)驗(yàn)研究，本文研制了水下機(jī)器人重心測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái)。設(shè)計(jì)了水下機(jī)器人重心測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái)的機(jī)械本體結(jié)構(gòu)；研制了試驗(yàn)平臺(tái)的傳感檢測(cè)系統(tǒng)和下位機(jī)控制系統(tǒng)；為了滿(mǎn)足數(shù)字化、智能化的設(shè)計(jì)要求，開(kāi)發(fā)了上位機(jī)人機(jī)交互系統(tǒng)。
　　本文以水下機(jī)器人重心測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái)為研究對(duì)象，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作。進(jìn)行了稱(chēng)重傳感器和數(shù)字接線盒的標(biāo)

3、定實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)、重量測(cè)量精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和重心測(cè)量精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)稱(chēng)重傳感器和數(shù)字接線盒標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，確定了測(cè)量系統(tǒng)重量輸入輸出關(guān)系。通過(guò)對(duì)測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的校準(zhǔn)，補(bǔ)償了系統(tǒng)中由機(jī)械加工和裝配精度引起的系統(tǒng)誤差。最后通過(guò)重量和重心測(cè)量的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求并具有良好的測(cè)量精度。
　　針對(duì)水下機(jī)器人靜態(tài)姿態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)配重及配浮力材料的位置和大小缺乏準(zhǔn)確的指導(dǎo)，而使機(jī)器人增加不必要重量的問(wèn)題，本文提

4、出了利用重心測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái)結(jié)合三維建模軟件的方法，來(lái)調(diào)節(jié)水下機(jī)器人的姿態(tài)。具體方法是通過(guò)重心測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái)測(cè)量出機(jī)器人的重力和重心，利用三維建模技術(shù)分析出機(jī)器人的浮力和浮心，在水下機(jī)器人坐標(biāo)系下，根據(jù)重力和浮力的大小關(guān)系和重心浮心的位置關(guān)系，來(lái)確定機(jī)器人所需添加配重和浮力材料的位置和大小。為了驗(yàn)證本文所提出的方法具有可行性，本文搭建了實(shí)際的實(shí)驗(yàn)載體，進(jìn)行了姿態(tài)調(diào)整驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
　　針對(duì)搭載了作業(yè)機(jī)械手的水下機(jī)器人，由于作業(yè)機(jī)械手展開(kāi)作業(yè)

5、導(dǎo)致水下機(jī)器人的重心和浮心實(shí)時(shí)發(fā)生變化，從而影響機(jī)械手工作的準(zhǔn)確性和機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此，本文提出了一種利用重心測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái)測(cè)量水下機(jī)器人重心的方法，結(jié)合機(jī)器人的浮力和浮心，來(lái)計(jì)算出水下機(jī)器人的姿態(tài)，以便于進(jìn)行機(jī)器人進(jìn)行姿態(tài)調(diào)節(jié)。為了研究水下機(jī)器人重心測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái)實(shí)時(shí)測(cè)量動(dòng)態(tài)重心的能力，本文搭建了重心可連續(xù)變化的實(shí)驗(yàn)載體，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析，給出測(cè)量平臺(tái)可測(cè)量的動(dòng)態(tài)重心的速度范圍。
　　為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)水下機(jī)器人