水下機器人重心測量及誤差分析技術(shù)研究.pdf

1、水下機器人的重心不僅是設(shè)計中需要考慮的主要技術(shù)參數(shù)，而且也是水下機器人在工作過程中需要控制的重要技術(shù)指標。針對傳統(tǒng)的水下機器人重心測量方法精度低、計算繁瑣等問題，本文研究水下機器人重心的測量方法，研制原理樣機，進行相關(guān)的理論和實驗研究。
　　本文首先通過查閱國內(nèi)外相關(guān)的文獻資料，對物體重心測量技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行綜述，重點分析國內(nèi)外各家單位較具有代表性的重心測量裝置，然后總結(jié)針對不同測量對象所用的重心測量方法，結(jié)合水下機器人的實際結(jié)

2、構(gòu)特點，研究并確定了采用基于力矩平衡原理的多點衡重法來測量水下機器人重心的總體方案。
　　為了進行水下機器人重心測量的實驗研究，本文研制了水下機器人重心測量試驗平臺。設(shè)計了水下機器人重心測量試驗平臺的機械本體結(jié)構(gòu)；研制了試驗平臺的傳感檢測系統(tǒng)和下位機控制系統(tǒng)；為了滿足數(shù)字化、智能化的設(shè)計要求，開發(fā)了上位機人機交互系統(tǒng)。
　　本文以水下機器人重心測量試驗平臺為研究對象，進行了大量的實驗研究工作。進行了稱重傳感器和數(shù)字接線盒的標

3、定實驗、試驗平臺機械結(jié)構(gòu)參數(shù)的校準實驗、重量測量精度驗證實驗和重心測量精度驗證實驗。通過對稱重傳感器和數(shù)字接線盒標定實驗，確定了測量系統(tǒng)重量輸入輸出關(guān)系。通過對測量試驗平臺機械結(jié)構(gòu)參數(shù)的校準，補償了系統(tǒng)中由機械加工和裝配精度引起的系統(tǒng)誤差。最后通過重量和重心測量的驗證實驗，驗證了系統(tǒng)滿足設(shè)計要求并具有良好的測量精度。
　　針對水下機器人靜態(tài)姿態(tài)調(diào)節(jié)時配重及配浮力材料的位置和大小缺乏準確的指導，而使機器人增加不必要重量的問題，本文提

4、出了利用重心測量試驗平臺結(jié)合三維建模軟件的方法，來調(diào)節(jié)水下機器人的姿態(tài)。具體方法是通過重心測量試驗平臺測量出機器人的重力和重心，利用三維建模技術(shù)分析出機器人的浮力和浮心，在水下機器人坐標系下，根據(jù)重力和浮力的大小關(guān)系和重心浮心的位置關(guān)系，來確定機器人所需添加配重和浮力材料的位置和大小。為了驗證本文所提出的方法具有可行性，本文搭建了實際的實驗載體，進行了姿態(tài)調(diào)整驗證實驗。
　　針對搭載了作業(yè)機械手的水下機器人，由于作業(yè)機械手展開作業(yè)

5、導致水下機器人的重心和浮心實時發(fā)生變化，從而影響機械手工作的準確性和機器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此，本文提出了一種利用重心測量試驗平臺測量水下機器人重心的方法，結(jié)合機器人的浮力和浮心，來計算出水下機器人的姿態(tài)，以便于進行機器人進行姿態(tài)調(diào)節(jié)。為了研究水下機器人重心測量試驗平臺實時測量動態(tài)重心的能力，本文搭建了重心可連續(xù)變化的實驗載體，進行了實驗研究，通過對測量結(jié)果的分析，給出測量平臺可測量的動態(tài)重心的速度范圍。
　　為了準確評價水下機器人