水下對接系統(tǒng)樣機設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著資源逐漸匱乏以及人類對海洋探索的不斷深入，與海洋開發(fā)相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備有了一定的進步，各種水下航行器由此產(chǎn)生并得到發(fā)展。水下航行器的續(xù)航能力是體現(xiàn)其工作性能的一個關(guān)鍵指標，因而續(xù)航能力迫切需要得到提高。傳統(tǒng)意義上，通過將航行器回收到陸地進行能源補充的方式不僅打斷其工作連續(xù)性，而且過程復雜且耗時。水下對接技術(shù)的出現(xiàn)使對接系統(tǒng)與航行器能在水下進行能源補充和信息傳輸，提高其續(xù)航能力。因而，開發(fā)水下對接系統(tǒng)、探討水下對接技術(shù)具有極其重要的意義

2、。
　　本文基于安裝有對接桿的對接目標物設(shè)計并試制了一套水下對接系統(tǒng)樣機，確定了對接系統(tǒng)原理樣機的整體方案，闡述了系統(tǒng)樣機的對接方法和對接過程，對系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)進行了分析與設(shè)計，介紹了各運動部位的執(zhí)行器，給出了對應的運動參數(shù)。對于設(shè)計的對接系統(tǒng)樣機，為保證對接成功，利用D-H法對對接的兩個過程即初始對接和精確對接進行了運動學分析。機械手的位置運動學分析為初始對接的成功提供了理論依據(jù)，即只有對接目標物上對接桿運動到手爪夾持基點的工作

3、空間內(nèi)才能成功完成初始對接。對初始對接成功后的精確對接過程進行了運動學分析，為保證精確對接成功對對接目標物的初始對接姿態(tài)提出了要求，通過聯(lián)合利用圖解法和數(shù)值法求出了對接目標物的極限縱傾角。為了減小對接目標物的極限縱傾角，提高對接成功的幾率，提出了改進的方法，通過改進原理樣機或者對接目標物的設(shè)計可以減小極限縱傾角，使精確對接過程更容易成功。為水下對接系統(tǒng)設(shè)計了對應的控制系統(tǒng)，分析了控制系統(tǒng)工作原理，制定了控制系統(tǒng)的總體規(guī)劃方案，介紹了控制

4、系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分：對接操作桿、工控機以及PLC，給出了對接系統(tǒng)的控制過程和方法。實現(xiàn)了控制系統(tǒng)主要組成部分間的通信，利用串口通信實現(xiàn)了對接操作桿與工控機以及工控機與 PLC之間的通信。詳細的介紹了自由口模式通信的原理、實現(xiàn)方法和通信指令。對控制系統(tǒng)進行了軟件設(shè)計，在上位機的Windows環(huán)境中，利用Visual C++基于MFC開發(fā)了水下對接系統(tǒng)控制界面，為操作人員提供了人機交互接口，實現(xiàn)了與對接操作桿和PLC的串口通信和數(shù)據(jù)處理；在