Unity3D无人航行器水下自主航行三维仿真

介绍了一种用于水下无人航行器研制和试验阶段内部软件系统联合调试的手段,通过Unity3D构建水下三维仿真海洋环境,建立无人航行器水下运动和动力学模型,并对航行器搭载的传感器和执行器进行数学建模,组建水下三维仿真系统。它与实际航行器软件系统通过与实物一致的接口相连,组成了一个数据传输环流系统,可进行航行器自主航行仿真测试。     

三自由度机器人虚拟样机控制系统参数分析

三自由度机器人是常见的工业机器人,其控制系统常采用经典控制模式。为了研究机械臂3个独立力矩输入变量的内在联系及其对系统的影响,通过Solidworks—ADAMS软件建立虚拟样机;借助Simulink的S函数,基于D-H坐标系的三自由度机械臂动力学方程,设计虚拟样机的PID控制系统,进行ADAMS-Simulink联合仿真;通过调试S函数控制程序的内部参数,改变不同控制输入,分析轨迹跟踪情况,总结出不同控制参数与系统输出的内在联系。仿真结果表明,PID控制下的三自由度机械臂电机存在着耦合性;调整合适的参数值,能够克服三自由度机械臂耦合性带来的一些不利影响。     

无人水下航行器摆式发电装置设计与研究

针对海洋无人水下航行器能源供给需求,设计了一款小型化摆式发电装置,该装置搭载在无人水下航行器内部,受波浪、海流、潮汐等影响,航行器产生摆动,获取海洋动能,并将其转换成稳定的电能。详细论述了摆式发电装置的工作原理、系统结构和设计方案,建立了系统机电耦合动力学仿真平台进行仿真分析,并开展了样机试验验证。研究结果表明：该摆式发电装置设计是可行的,实现了电能稳定输出,有效发电效率达到了24.40%。     

六自由度水下机械臂系统设计及试验

针对目前水下作业任务对机械臂的轻型化要求,设计了一种关节一体化的水下机械臂系统。论文首先开展了水下机械臂系统结构设计工作,确定水下机械臂的材料和密封方式,着重进行关节执行部件的设计计算和选型工作。其次对该机械臂进行系统建模,建立了系统的运动学和动力学模型。在此基础上进行了水下机械臂控制系统硬件电路设计工作。最后进行了水下机械臂系统控制系统试验,验证系统的设计的有效性和可行性。     

基于Adams与Matlab/Simulink的水下自航行器协同仿真

针对传统水下自航行器(Autonomous underwater vehicle, AUV)仿真中图形界面、实时性和动力学性能难以兼顾的问题,提出利用虚拟样机分析软件Adams和控制仿真软件Matlab/Simulink联合建立AUV虚拟样机系统的方法。在分析虚拟样机系统运动学、动力学和水动力数学模型的基础上,给出虚拟样机物理模型及控制模型的建立过程,并利用该虚拟样机系统对设计的AUV空间动态定位控制算法进行基于动力学基础的仿真分析。仿真试验的过程及结果表明,该虚拟样机系统具备智能控制与动态控制交互仿真演示和功能验证的能力,可为AUV图形仿真研究提供一种新的解决思路,对研究水下自航行器的操纵与控制有重要的现实意义。     

超小型水下航行器密封活塞腔的耐压性分析

文中讨论了活塞式超小型水下航行器的稳定性、耐压性问题,介绍了活塞式超小型水下航行器的机械结构及其实验平台.该航行器采用独特的活塞式沉浮控制机构来实现沉浮运动控制.沉浮控制是水下航行器控制最主要的内容之一,因此通过活塞腔分别进行了理论设计、水下实验以及有限元分析,进一步验证其设计的可靠性、可用性.实验结果表明,该设计合理、可行、实用.     

水下航行器控制系统数据采集器

本文介绍了一种用于水下航行器控制系统分析研究的数据采集器的硬件和软件。通过半实物仿真试验和实航试验,表明该数据采集器性能良好,满足控制系统分析研究的需要     

水下航地器控制系统数据采集器

本文介绍了一种用于水下航行器控制系统分析研究的数据采集器的硬件和软件。通过半实物仿真试验和实航试验,表明该数据采集器性能良好,满足控制系统分析研究的需要。     

一种用于精确水压控制的压力传递装置

描述了一种实现水下航行器液压试验设备高精度压力控制的压力传递装置,该压力传递装置利用皮囊式液压蓄能器结构实现压力的高精度控制,使用该压力传递装置对已有的一水下航行器轴系旋转动密封试验设备进行了改进,改进后的水压控制系统实验结果。表明用该压力传递装置显著提高原设备的压力控制精度,并使得压力升降操作智能化。     

高海况下收放装置动力学及控制策略

为了减小水下装置摆动和降低钢丝绳张力波动,以回收卷筒和防摇卷筒为执行机构,提出水下装置单边消摆和钢丝绳张力控制策略。将钢丝绳离散为有限梁单元,利用相对节点位移法建立钢丝绳动力学模型,并引入钢丝绳与卷筒的卷绕接触力模型。以自主开发的收放装置为研究对象,采用虚拟样机技术和控制技术相结合的方法,开展收放装置回收水下装置作业过程的运动学、动力学和控制策略研究。在RecurDyn环境中建立收放装置动力学仿真模型,在RecurDyn/Colink模块中设计单边消摆和张力控制算法,建立收放装置机械与控制联合仿真模型,并进行动力学及联合仿真研究,为提高水下装置回收稳定性和安全性、降低动态载荷、优化整体结构、指导收放装置及水下装置的方案设计等提供了理论依据和数据参考。     

小型水下航行器重心调节机构设计

为提高小型水下航行器的操控性与机动性,设计了可应用于水下航行器的重心调节机构,利用该机构可实现对航行器俯仰角的控制.系统选用了51系列单片机和L298集成控制电路,对步进电机进行控制,并带动高精度滚珠丝杠驱动重物块来改变航行器重心位置.通过仿真实验验证了机构在调节航行器俯仰姿态中的可靠性和准确性.     

一种水下自动回收装置的设计与应用

介绍了一种水下自动回收装置,该水下自动回收装置通过卷簧驱动转轴的转动来旋转收缩回弹带,以实现被回收物的回弹;设有滚动轴承和对流孔,适用于潜标或水下航行器布放勘探监测设备后对锁紧机构的自动回收。通过对卷簧的计算及样机海上试验验证,表明该水下自动回收装置能够实现海水腐蚀环境下对被回收物的自动回收,具有回收阻力小、耐海水环境、使用后便于冲洗维护等优点,并能根据被回收物的相对位置调整回弹带的出口方向。     

油浸式变压器内部巡检式 UUV 设计与运动性能分析

基于电力系统泛在物联网的发展要求,针对大型油浸式电力变压器传统检测手段的缺点,将水下航行器技术应用于变压器箱体内部检测工作,设计了一款油浸式变压器内部巡检式水下航行器,进行了总体、动力系统和布局与机构设计;进行了运动性能分析仿真;并研制了原理样机,通过水池试验,分析验证了水下航行器的运动性能满足需求。     

无人水下航行器悬停过程分析与仿真

通过对无人水下航行器悬停过程的分析,和对悬停过程中运动进行的研究,建立了无人水下航行器悬停的纵向运动方程,并运用Matlab中的仿真模块Simulink对悬停过程进行仿真。通过对仿真结果的分析,得出无人水下航行器悬停过程的基本运动规律。     

适应于水下抓取作业柔性臂的设计与试验研究

传统关节式水下作业机械臂存在作业灵活性受限、控制复杂等不足，为此，文中提出并研发了一种适应于水下作业、柔索驱动的柔性机械臂。通过采用对角线耦合轮系驱动，实现了一个电机控制两根驱动钢丝，并减少实际所需电机的数量；采用几何分析法建立了柔性臂驱动绳长、关节弯曲角度与末端位姿的运动学关系，并建立柔性臂运动学模型；采用MATLAB软件进行手臂运动仿真，得到柔性臂的仿真姿态与工作空间；通过ADAMS软件对柔性臂进行运动仿真，验证了算法的可行性，确定了手臂关节的最优尺寸。制造出实物样机，对其手臂动作灵活性、柔顺性进行测试，完成了气密性试验和水密性试验，并成功在水下环境对目标物进行抓取，验证了柔性臂机械系统结构的可靠性和可行性。该柔性臂不仅能满足水下环境抓取作业需求，还可以应用于各种受限空间、危险场景的抓取和检测作业。     

轻量化行星采样机械臂虚拟样机系统

针对行星探测车采样机械臂开发效率低及成本高的问题,采用虚拟样机技术,对探测车采样机械臂的结构、功能、功耗及控制系统等方面进行了研究,提出了一种轻量化、低功耗、多功能四自由度采样机械臂的设计方案,确定了各关节的驱动方案,并对驱动部件进行选型。基于SolidWorks软件,实现三维模型的建立,并利用ADAMS软件,建立采样机械臂动力学模型。应用D-H法建立采样机械臂关节坐标并确定连杆参数,求解正、逆运动学公式,采用三次多项式方法对关节空间进行轨迹规划。利用ADAMS和Matlab搭建虚拟样机联合仿真系统,进行联合仿真实验。仿真结果表明,该采样机械臂设计方案合理,达到轻量化、低功耗目的,控制系统稳定可靠,能够实现支起、收回、采样等功能。     

恒张力绞车的应用研究

提出采用恒张力绞车模拟水下机器人释放和回收的方法测试吊放回收装置,对该绞车液压和张力控制系统进行详细分析,选择合适的张力测量装置,应用PDF控制算法实现恒张力的控制并建立控制系统的数学模型,通过仿真证明了方案的可行性.     

冗余空间机械臂的运动学和笛卡尔阻抗控制方法

为了能让七自由度空间机械臂在空间站外壁换位行走,需要在对接的过程中能够自动控制机械臂接触力以确保其在安全的范围之内。介绍了七自由度空间机械臂的运动学计算方法,采用二次计算法求得其逆运动学解。提出了基于安装在空间机械臂末端六维力传感器反馈的笛卡尔空间阻抗控制方法,将逆运动学解转化到关节空间的位置内环进行位置控制,经Simulink仿真优化参数后在空间机械臂上进行了调试实验,结果表明,力的控制效果柔顺。     

自主水下航行器控制系统的设计及实现

在海洋观测、海底资源开发以及水下勘察等水下作业中,自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)已经成为不可或缺的装备.航位推算是AUV在水下自主航行的关键技术.因此,介绍AUV的结构组成、硬件控制系统以及软件控制系统等,重点介绍了一种AUV自主导航的航位推算算法以及最后的湖试实验...     

多级柔性伸缩臂系统建模与运动控制

针对多级柔性伸缩臂全系统建模问题,考虑柔性伸缩臂机械系统、液压系统以及控制系统之间的作用关系,根据虚拟样机建模理论,建立了一种基于虚拟样机的多级柔性伸缩臂全系统模型,并进行运动控制验证模型的正确性。依托改装的轻型伸缩臂式起重机建立实体模型,利用成熟的动力学建模软件建立多级柔性伸缩臂机械系统仿真模型。液压系统与控制系统根据电液比例位置控制建模理论,在MATLAB/Simulink中搭建模型系统,最终将机械系统与液压控制系统进行联合仿真,并按设定规律进行运动控制研究。通过实验验证,验证了多级柔性伸缩臂全系统模型的正确性与可操作性。研究结果为多级柔性伸缩臂自动转载控制研究提供了参考依据。