深水機(jī)械手動力學(xué)特性及自主作業(yè)研究.pdf

1、水下機(jī)械手是一種重要的海洋開發(fā)工具。為了深入了解水下機(jī)械手動力學(xué)特性，提高伺服精度和作業(yè)能力，降低對操作員的依賴性，本文結(jié)合國內(nèi)第一臺深海3500m電驅(qū)動機(jī)械手，針對深水機(jī)械手的驅(qū)動器、水動力學(xué)、伺服控制器以及自主作業(yè)開展研究。首先，以深水電驅(qū)動機(jī)械手的驅(qū)動器即充油關(guān)節(jié)為研究對象，研究其動力學(xué)特性。對充油關(guān)節(jié)油粘性摩擦力矩進(jìn)行了理論計算，并建立了充油關(guān)節(jié)的動力學(xué)模型。通過變深工況仿真研究，獲得了充油關(guān)節(jié)油粘性摩擦力矩與水深的關(guān)系曲線。模

2、擬實驗研究了不同水深下充油關(guān)節(jié)電機(jī)的效率損耗，并提出可從調(diào)節(jié)充油粘度和改變關(guān)節(jié)內(nèi)部流場兩方面來提高驅(qū)動器效率的方法。其次，以一臺深海用水下機(jī)械手為研究對象，研究了其在流干擾下的水動力學(xué)。首先，將水下機(jī)械手水動力一分為二，即靜水中攪水受力和靜態(tài)下受水流沖擊受力。以Morison 公式為計算基礎(chǔ)，利用Lagrange 方法建立了水下機(jī)械手的動力學(xué)模型。通過數(shù)值計算，分析了水阻力、浮力、定常流和非定常流對水下機(jī)械手動力學(xué)的影響。發(fā)現(xiàn)浮力產(chǎn)生的

3、關(guān)節(jié)力矩較大，其值與重力力矩在同一數(shù)量級,而流干擾和自身攪水力矩都很小，不在浮力力矩的數(shù)量級。
　　 本文針對變負(fù)載工況下水下機(jī)械手精確伺服控制的困難，研究了基于水下機(jī)械手動力學(xué)模型的控制技術(shù)。將滑?？刂朴糜谒聶C(jī)械手的伺服控制，設(shè)計了一種基于水下機(jī)械手動力學(xué)模型的滑?？刂破??？刂破骼昧讼到y(tǒng)模型知識，但不要求精確的數(shù)學(xué)模型。仿真和實驗研究結(jié)果表明其對變負(fù)載工況具有適應(yīng)能力。最后，鑒于當(dāng)今水下機(jī)械手遙控作業(yè)高度依賴于操作員，其操