水下机器人设计_学位论文.doc

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1、目录第一章．绪论1第二章．ROV简介2（一）ROV的概念和结构组成2（二）ROV的特点4（三）ROV的功能和应用4（四）ROV的应用分类6（五）ROV的关键技术8第三章．总体设计10（一）系统的总体架构10（二）ROV控制系统结构及发展10（三）数据库设计11（四）运行设计12第四章．详细设计14（一）整体软件设计14（二）上位机软件设计14（三）下位机软件设计52第五章．软件测试61（一）测试目的61（二）测试方法和效果6165第一章绪论21世纪是人类向海洋进军的世纪。深海作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一，已经成为各国的重要战略目标，也是近几年

2、国际上竞争的焦点之一。水下机器人作为一种高技术手段在海洋开发和利用领域的重要性日渐重要。当今，在一些国家的水下机器人技术已经日趋成熟，并在许多场合的应用中体现出了良好的效果。随着产业的发展，迫切需要大量适用于作业的各式各样的水下机器人。世界上许多国正在大力加强水下机器人的研究，我国力争在不久的将来，推出大量实用的机器人，以使自己的机器人技术和产品在国际上占有一席之地。随着科学技术的不断发展，水下机器人从无智能走向智能化发展。具有智能的机器人应用于深海作业中，极大地提高了人类对海洋的探测。重要的是水下机器人在海洋开发各个领域都有着广泛的应用，代替人在那些

3、人类无法工作的深海环境条件下完成任务作业。这将极大地扩展人类科学研究活动的范围，提高人类创造性科学的探究和发展。65第二章ROV简介（一）ROV的概念和结构组成1、ROV的概念ROV，即水下机器人（RemoteOperatedVehicle），是一种可在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作方式、使用机械手或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的机电装置。2、ROV的结构组成（1）ROV系统组成包括：动力推进器、遥控电子通讯装置、黑白或彩色摄像头、摄像俯仰云台、用户外围传感器接口、实时在线显示单元、导航定位装置、自动舵手导航单元、辅助照明灯

4、和凯夫拉零浮力拖缆等单元部件。如下图是一个中型的ROV：（2）机器人框架规格说明表65序号名称技术要求1水下机器人外形结构与尺寸结构：框架式尺寸：约400mm高´450mm宽´700mm长根据具体订做规格要求尺寸会在此基础上有所变动2照明系统3组50w的高光通量卤素灯，固定在框架中，灯光可覆盖俯仰140度范围。与摄像系统配合使用，能清晰观看约5米以外的物体，可调节亮度。3摄像系统530线变焦彩色CCD摄像机，1.2Lux，F1.2光圈，PAL制式，可电动变焦，与照明系统配合使用，能清晰观看约5米以外的物体4云台系统俯仰140度，配合摄像系统使用，运动灵

5、活5推进器系统4个有刷电机推进器。水平方向：两个推进器，呈V字形排列，V字角度可调。垂直方向：两个推进器，呈V字形排列，V字角度可调。航行速度约3节（在0节水流状态下）。能升降、前进、后退、横移以及转弯等运动，运动自如；能稳定在某一深度（定深）。6基本传感器用于航行自动控制的三轴磁罗经传感器1个，精确度0.3度，三轴倾斜传感器1个，精确度0.1度，深度传感器1个，精确度0.1m。7配重配重采用挂载机构设计，机体中装有挂载平台，上面带有各种安装孔，同时预备有各种重量的配重块，通过安装孔将各种配重块安装到挂载平台中。框架中带有配重悬架，根据携带的传感器重量

6、不同，可方便安装和拆卸配重块。8浮体深水浮体，耐压强度可达40MPa。满足主机重量22kg内、有效载重至少2kg的机器在水下姿态平衡的要求，颜色为黄色。9电缆密度约0.95kg/dm3，浮力为相对偏向正浮力，直径12mm左右，牵引力达到100KG，电缆内部带有纺轮编织抗拉层。此外动力线一组，超五类双绞线两组。6510地面控制系统配备专用操作控制台和增强型的软件控制系统，专用控制台和计算机软件多模式操作；控制台配备摇杆手柄和按钮。软件采用全图形界面设计。内容包括：图像捕捉，云台控制，照片存储管理，整个系统自检，照明灯控制（开、关、调节亮度），显示潜水导航

7、参数，各种信息指示等。显示配备10寸液晶屏。带sony游戏手柄，控制机器运动，笔记本电脑由用户自配。11供电系统输入交流电100-270VAC，50/60Hz，整个水下机器人的功率约为800W。12最大下潜深度根据客户要求定制13水下机器人在空气中重量以及有效载重水下机器人在空气中重量约为22KG，有效载重2kg14保修期两年（二）ROV的特点水下机器人小巧灵活、操作简便(通过控制台上的多个旋钮即可控制机器人前进、后退、转弯、上升、下沉；灯光强弱和摄像头焦距；云台俯仰等)；机器人可携带定位声纳、图像扫描声纳、多参数水质检测传感器(YSI)、辐射传感器、

8、机械手、金属测厚计等；可实时进行水下视频检测和观测。概括为以下四点：1、可移动性移动是指水下机