ROV的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、有纜水下機(jī)器人(ROV)廣泛應(yīng)用于海洋救助與打撈、海洋石油開(kāi)采、水下工程施工、軍事和國(guó)防建設(shè)等諸多方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文源自國(guó)家“863”重點(diǎn)項(xiàng)目，目的在于設(shè)計(jì)并研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、用于深水海底管道回接的ROV系統(tǒng)。論文基于國(guó)內(nèi)外水下機(jī)器人設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)ROV結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素的分析研究，設(shè)計(jì)了六推進(jìn)器框架式水下機(jī)器人，并對(duì)其進(jìn)行了仿真研究。 首先，在深入分析了國(guó)內(nèi)外大量ROV相關(guān)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)作業(yè)任務(wù)所

2、限定的設(shè)計(jì)特征，規(guī)劃了ROV的原理樣機(jī)系統(tǒng)，確定了ROV由浮力模塊、載體框架、推進(jìn)部分、作業(yè)工具、密封艙以及輔助配件等六部分組成模塊組成，其中浮力模塊用于提供足夠的浮力，載體框架用來(lái)搭載傳感器、控制部分以及作業(yè)工具等，推進(jìn)部分為六個(gè)螺旋槳推進(jìn)器，它們之間相互配合保證水下機(jī)器人在水中可以自由地作三維空間運(yùn)動(dòng)，輔助配件則對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充和優(yōu)化。 然后，在給出ROV特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，確定各主要功能模塊的具體結(jié)構(gòu)型式，利用Pro/E軟

3、件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在ROV整體設(shè)計(jì)完成后，利用整體平衡法對(duì)ROV系統(tǒng)進(jìn)行了平衡計(jì)算，驗(yàn)證了布局的合理性，詳細(xì)介紹了耐壓殼、載體框架、起吊環(huán)等關(guān)鍵部位，并對(duì)每一部分都利ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，證明了選擇的材料和結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 其次，利用Pro/E軟件完成了ROV的虛擬裝配，以預(yù)測(cè)其性能，進(jìn)而改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高性能。建立了ROV系統(tǒng)的坐標(biāo)系及相互之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，分別從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度分析了ROV建模需要考慮的參數(shù)