自治水下机器人搭载释放技术研究

随着我国海洋开发事业的飞速发展，水下机器人的功能也日趋强大，由原来的观察型向作业型过渡，作业能力也在进一步提高。特别是自治水下机器人具有水下活动范围大、机动性好、安全、结构简单等优点，它的潜在应用价值和不可替代性，已广泛引起各国海洋开发界的重视，AUV的研究代表了水下机器人的发展方向。自治水下机器人作为水下新型工作平台，其实用价值很大程度体现在搭载和释放其它仪器设备的能力上，特别是对大中型构件的搭载和释放能极大的拓展水下机器人的应用范围，因此对自治水下机器人搭载释放技术的研究具有重要意义。 本文以某型号自治水下机器人搭载释放功能的实现为目的，从便于工程实际应用出发，针对机器人载荷具有大载荷、大尺寸的特点，以可重复使用、降低释放噪声、优化受力形式和高可靠性为原则进行锁紧释放系统的设计。整个搭载释放装置以电磁铁为释放动力源，以多级齿形杠杆组为动力传递装置，在与机器人的连接布局上，优化受力形式、减少横截面积以减少形状阻力；在搭载释放装置自身设计上，建立多软件联合仿真平台，实现多种软件之间的无缝连接、三维模型的建立与导入、仿真分析及结果的后处理等，并根据应力分布优化结构，减少整个装置的质量。 第1章简要介绍研究的目的和意义后，分别对水下机器人搭载释放机构的国内外研究现状进行了介绍，还对其他领域的相关技术进行了综述。第2章对水下机器人搭载释放方案进行了设计和分析；并对水下搭载释放技术要考虑的关键问题进行了分析和总结。第3章对“肩挑式”搭载释放装置进行了具体的设计和分析。第4章研究建立多软件联合仿真平台，通过对水下机器人在高海况下起吊的动力学分析，从而对总体设计设计和结构锁的设计的可行性进行进一步的验证。第5章讨论了整个机构的可靠性预测，并提出功能验证的试验的方案。 本文通过UG建模、虚拟装配等，完成了能重复使用、降低释放噪声、优化受力形式和高可靠性锁紧释放系统的设计。借助对搭载释放装置的虚拟模型进行运动学和动力学的仿真分析，检验了所取方案及所建模型的合理性，验证了可控结构锁结构设计可行性。通过静力学计算和优化设计，论文还提出了搭载释放系统结构布局的一些基本结论和结构设计须注意的问题。