D726-水下捕捉海星ROV的设计和运动分析 下载积分：50　资料编号： D726

作品包括:

Word版说明书1份，共55页，约16000字

CAD版本图纸，共26张

摘     要

海星是海洋中的一类海底栖息的无脊椎动物。一方面，海星强大的捕食和繁殖能力会对贝类会造成破坏，从而对沿岸渔业和水产养殖造成威胁和损失。另一方面，海星特殊的生长环境让它的营养价值丰富，而且对于疾病有很好的疗效。因此，抓捕海星对于我们来说变得越来越重要。

随着世界水下机器人技术的发展，越来越多的针对具体工程应用的机器人被开发使用。其中，ROV因其经济性好、灵活性高、环境适应性好、工作效率高、使用有效等特点，得到了迅猛发展。本论文在总结国内外ROV发展的并参阅了大量的学术期刊和论文的基础上，针对水下抓捕海星的具体应用，设计了一种封闭式的、具有对称框架结构的水下ROV机器人。

本论文根据海星的生存环境，对于ROV的具体工作环境要求进行了设定；主要介绍了ROV的系统方案和结构设计，完成了舱内各部分位置的分配；设计了ROV下潜器的浮体结构、框架结构，并对于耐压壳体部分进行了选择和设计；重点设计了ROV的动力传动系统，并对相关轴和齿轮等进行了计算校核；对于封闭框架的静密封和推进器旋转轴的动密封环节进行了方案的选择和设计。

本论文设计了基于四连杆曲柄摇杆单驱动机构和五连杆的双曲柄双驱动机构的机械手；建立了基于五连杆的双曲柄双驱动机构的运动学方程，并用matlab进行了轨迹的设计和优化过程，得出了机械手相关参数的优化设计。使用ADAMS软件完成了对于轨迹的模拟仿真和运动分析。

关键词：捕获海星； 水下机器人； 曲柄连杆机构； 优化设计； 运动仿真

目录

1 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 水下机器人种类 2

1.3 ROV国内外研究现状 2

1.4 本论文完成的主要工作 4

2 ROV的系统方案设计 6

2.1 ROV设计构思 6

2.2 ROV总体设计 8

2.2.1 形状设计和自由度分析 8

2.2.2 浮体的设计 8

2.2.3 框架的设计 9

2.2.4 耐压壳的设计 10

2.2.5 传动系统的设计 11

2.2.6 密封的设计 12

2.3 本章小结 13

3 ROV捕获装置的设计 14

3.1 基于四连杆单驱动的曲柄连杆机构 14

3.2 基于五连杆的双曲柄双驱动机构 15

3.3 五杆捕捉海星轨迹规划 16

3.3.1 轨迹规划思路 16

3.3.2 五杆机构数学模型 18

3.3.3 优化工具箱MATLAB 21

3.3.4 轨迹设计过程 22

3.3.5 优化结果分析 24

3.4 本章小结 25

4 ROV相关结构的校核与设计 26

4.1 推进器整体转动负载计算 26

4.2 重力与浮力的计算 28

4.3 耐压壳体的仿真分析 29

4.4 传动系统的设计校核 30

4.4.6 齿轮的设计校核 30

4.4.7 轴的强度校核 33

4.5 本章小结 41

论文的总结与展望 42

参考文献 43

附录 45

致谢 47

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