【摘 要】
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随着人类社会的不断发展,海洋资源愈发得到人们的重视,水下机器人得到了广阔的应用前景,针对小型ROV在近海平台等浅水环境顶流作业能力差、运动控制难的问题,研制开发了基于Arduino小型浅水作业ROV精灵号,可进行浅海和湖泊环境的观察取样等工作。首先确定了总体的设计方案,提出了具体的应用技术参数,设计了耐压结构的形式、材料、密封和防腐措施,完成了耐压结构的设计和校核,并使用仿真工具进行了性能验证。提
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随着人类社会的不断发展,海洋资源愈发得到人们的重视,水下机器人得到了广阔的应用前景,针对小型ROV在近海平台等浅水环境顶流作业能力差、运动控制难的问题,研制开发了基于Arduino小型浅水作业ROV精灵号,可进行浅海和湖泊环境的观察取样等工作。首先确定了总体的设计方案,提出了具体的应用技术参数,设计了耐压结构的形式、材料、密封和防腐措施,完成了耐压结构的设计和校核,并使用仿真工具进行了性能验证。提出以Arduino mega 2560作为核心控制器的控制系统架构,以Arduino为核心,进行水面操作终端和水下控制终端的搭建,并通过串口通信方式建立上下系统通信,并完成图像信息的传输。研究水下机器人系统坐标系,建立了精灵号ROV的动力学模型,求解艏向运动传递函数,设计了PID控制器、模糊PID控制器、单输入模糊PID控制器进行艏向运动控制,并对三种算法在Simulink环境下进行了系统仿真,相比于其他两种控制器,单输入模糊PID算法响应更加迅速,超调量小,且系统稳定。最后,通过实验对耐压结构进行了打压测试,实验结果表明所设计电子舱、电源舱等密封结构满足使用压力,通过水池实验验证了以Arduino为核心的精灵号浅水ROV控制系统设计的可行性,同时验证了推力矢量合成的实际效果,验证了单输入模糊PID算法对机器人艏向运动有明显效果。
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