【摘 要】
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船用起重机是一种安装在船舶上并完成装卸货物任务的机械设备。它主要用在港口装卸货物和船舶间的货物转移等。由于其在港口作业中的重要性,所以对于船用起重机驾驶员的培训尤为关键。但是海上特殊的环境给培训驾驶员带来了很大的风险,并且传统的培训方式存在成本高,效率低等缺陷。所以开发一款船用起重机操作培训模拟器成为市场需求。对于模拟器的开发包括视景动画和起重机驾驶室动感仿真两个部分。本文着重研究动感仿真部分。通
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船用起重机是一种安装在船舶上并完成装卸货物任务的机械设备。它主要用在港口装卸货物和船舶间的货物转移等。由于其在港口作业中的重要性,所以对于船用起重机驾驶员的培训尤为关键。但是海上特殊的环境给培训驾驶员带来了很大的风险,并且传统的培训方式存在成本高,效率低等缺陷。所以开发一款船用起重机操作培训模拟器成为市场需求。对于模拟器的开发包括视景动画和起重机驾驶室动感仿真两个部分。本文着重研究动感仿真部分。通过六自由度运动平台来模拟驾驶员操作起重机时驾驶室内的真实晃动感觉。本文主要研究的工作如下:(1)利用SolidWorks软件建立船用起重机和船体的三维模型,模型通过有限元软件ANSYS生成柔性体,再结合虚拟样机技术软件ADAMS建立一个刚柔耦合的运动学模型。(2)通过ADAMS对船用起重机的工作进行运动学仿真,得到船体在静止情况下驾驶室的位姿变化数据,此数据导入六自由度运动平台来模拟船体在静止情况下驾驶员在驾驶室的感觉。(3)运用船舶耐波性原理对船舶在海水中航速为0m/s,风级为4级和5级情况下的橫摇角、纵摇角和垂荡幅值进行了计算,得出横摇角、纵摇角和垂荡幅值与时间的函数关系。结合此函数关系对船用起重机的工作进行运动学仿真,得到船体在遇到风浪情况下驾驶室的位姿变化数据。这些数据导入六自由度运动平台来模拟船体遇到风浪情况下驾驶员在驾驶室的感觉。(4)最后对六自由度运动平台进行选型和实现方案的确定并且利用仿真结果得到的一组数据对六自由度运动平台的运动控制原理进行说明。通过本文对船用起重机培训模拟系统模拟参数的研究,得到了六自由度运动平台动作控制的参数,加入六自由度运动平台的模拟器让起重机驾驶员有身临其境的感觉,进而满足培训船用起重机驾驶员的目的。船用起重机模拟器减少了培训所耗费的时间和费用,避免了起重机驾驶员由于培训而造成的不必要的伤害,同时也为研发其他模拟器动感部分设计提供了参考。
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