【摘 要】
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广袤的海洋蕴藏着丰富的资源,船舶业飞速发展,各类船舰在海洋中长期航行,会导致海洋生物长期附着在船舶表面,从而大大增加船舶阻力,降低船舶行驶速度,增加油耗,缩短船舶服务寿命,因此船体表面附着物的清洗是实现船舶节能减排的重要途径之一。我国针对船体的清洗技术仍落后于发达国家,尚不能满足国内船舶市场需求。研发自动化程度高的船体清洗机器人,具有重要意义。本文结合船体清刷ROV（Remote Operated
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广袤的海洋蕴藏着丰富的资源,船舶业飞速发展,各类船舰在海洋中长期航行,会导致海洋生物长期附着在船舶表面,从而大大增加船舶阻力,降低船舶行驶速度,增加油耗,缩短船舶服务寿命,因此船体表面附着物的清洗是实现船舶节能减排的重要途径之一。我国针对船体的清洗技术仍落后于发达国家,尚不能满足国内船舶市场需求。研发自动化程度高的船体清洗机器人,具有重要意义。本文结合船体清刷ROV（Remote Operated Vehicle,ROV）实际工程项目,设计了一种六推进器的船舶清洗ROV仿制型实验平台,用于研究实际工况下的运动控制算法。首先依据实际应用需求设计ROV实验平台总体方案,并利用Solid Works Simulation对ROV结构强度完成了校核任务,绘制了云图进行详细分析,同时计算了ROV的重心、浮心坐标与稳心高度,确保其在水中的静态稳定性。其次,对ROV实验平台进行了软硬件方案设计,对其驱动元件与测量元件进行选型,并使用AD18软件完成了硬件电路的设计,最终完成控制系统硬件搭建。在软件系统设计方面,在下位机控制程序中引入了Free RTOS实时操作系统,上位机则是通过Microsoft Visual Studio平台进行编写,为用户带来简洁清晰的控制界面。最后,针对水下清刷ROV的姿态与深度控制问题进行研究,构建了相应的运动控制系统,设计模糊PID控制器,通过Simulink仿真软件对ROV深度与姿态控制系统进行仿真,并开展了室内水池实验与功能测试实验,验证了本文所设计ROV实验平台与模糊PID控制系统的可行性与稳定性。
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