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FROV作业流程仿真技术研究

作　者: 邓薇
导　师: 韩端锋
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 水下机器人 FROV 运动仿真 纵横倾调节 视景仿真
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


水下机器人已经广泛应用于海洋开发的许多领域,随着海洋开发的不断深入,能执行多种复杂任务的机器人需求也越来越大。本文的研究对象是小型遥控水下机器人FROV,主要应用于大深度水下机器人水池试验和浅海试验的水下观察。本文主要研究FROV作业流程仿真技术,主要针对FROV的运动仿真以及视景仿真进行研究,论文内容主要有以下几方面：1、研究FROV的主体结构以及各个系统的构成情况；在FROV六自由度空间运动数学模型的基础上,对FROV的运动性能进行研究分析。2、研究FROV的纵、横倾调节水舱的结构位置以及系统构成,根据对FROV空间运动方程的简化得到了FROV纵横倾调节系统的数学模型,对FROV的纵横倾及潜浮状态的调节过程进行计算仿真。3、利用三维建模软件Multigen Creator建立FROV以及海底地貌的三维模型。4、利用视景仿真软件Vega中的LynX界面设置对FROV的航行环境进行渲染及驱动,应用海洋模块的功能,实现了较为真实的海洋环境。5、利用Windows系统下的VC++软件和API函数进行计算机编程,实现FROV作业流程视景仿真。

全文目录


摘要  5-6ABSTRACT  6-10第1章 绪论  10-19  1.1 引言  10  1.2 水下机器人的分类  10-11  1.3 ROV的发展现状  11-15    1.3.1 ROV的分类与特点  11-12    1.3.2 国外微细光缆ROV发展现状  12-14    1.3.3 国内微细光缆ROV的发展现状  14-15  1.4 ROV的主要用途  15-17    1.4.1 ROV在海洋石油开发方面的应用  15-16    1.4.2 水下机器人在海底通信电缆检查及维修上的应用  16    1.4.3 载人潜水器与ROV的配合工作  16-17  1.5 仿真技术简介  17  1.6 本论文研究的目的和意义  17-18  1.7 本文主要研究内容  18-19第2章 FROV运动方程的建立  19-38  2.1 引言  19  2.2 FROV的系统构成  19-22    2.2.1 FROV的主要参数及性能  19-20    2.2.2 FROV的系统构成  20-22  2.3 坐标系的选取与转换  22-25    2.3.1 坐标系的选取  22-23    2.3.2 运动参数的表示  23-24    2.3.3 坐标转换  24-25  2.4 FROV六自由度空间运动方程  25-27    2.4.1 "准定常运动"假设  25-26    2.4.2 FROV六自由度空间运动方程  26    2.4.3 六自由度空间运动方程的简化  26-27  2.5 FROV空间受力分析  27-37    2.5.1 静力  28    2.5.2 惯性类水动力  28-29    2.5.3 粘性类水动力  29-33    2.5.4 推力  33-37  2.6 本章小结  37-38第3章 FROV均衡潜浮与纵横倾调节仿真研究  38-54  3.1 引言  38  3.2 FROV纵横倾姿态调节  38-41    3.2.1 纵、横倾调节系统构成及原理  38-39    3.2.2 均衡潜浮系统构成  39    3.2.3 纵横倾及均衡潜浮调节流程  39-41  3.3 FROV纵横倾静态调节  41-48    3.3.1 纵横倾调节系统模型  41-43    3.3.2 数值解算求解数学模型  43-44    3.3.3 FROV进行纵横倾调节的计算过程  44-48  3.4 纵横倾动态调节与仿真结果  48-49  3.5 仿真结果  49-53    3.5.1 横倾调节仿真  49-50    3.5.2 纵倾调节仿真  50-52    5.3.3 任意浮态的仿真情况  52-53  3.6 本章小结  53-54第4章 FROV的运动仿真  54-61  4.1 引言  54  4.2 FROV运动方程解算方法——龙格—库塔  54-55  4.3 FROV的运动仿真  55-60    4.3.1 纵向运动  55-56    4.3.2 横向运动  56-57    4.3.3 垂向运动  57    4.3.4 回转运动  57-60    4.3.5 空间回转运动  60  4.4 本章小结  60-61第5章 FROV视景仿真  61-77  5.1 引言  61  5.2 视景仿真体系  61-62  5.3 视景仿真的方法  62-68    5.3.1 FROV艇体建模及海底地形建模  62-65    5.3.2 FROV航行环境建模  65-68  5.4 FROV视景仿真驱动  68-76    5.4.1 Vega应用程序的基本框架  68-71    5.4.2 视点的选择  71    5.4.3 碰撞检测  71-74    5.4.4 运动状态信息显示  74-75    5.4.5 视景仿真效果图  75-76  5.5 本章小结  76-77结论  77-78参考文献  78-81攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  81-82致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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