水下检测与作业机器人ROV水下控制系统设计+电路图+程序(2)

菜单

第一章绪论-1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究现状2

1.2.1国外ROV研究现状2

1.2.2国内ROV研究现状3

1.3本文主要研究内容5

第二章水下机器人ROV总体方案与结构设计-6

2.1引言6

2.2ROV总体方案设计-6

2.2.1设计思路6

2.2.2技术要求7

2.2.3总体结构组成7

2.3ROV控制系统结构与原理-8

2.4ROV本体结构设计及样机装配9

2.4.1ROV本体结构设计9

2.4.2ROV实体样机研制10

第三章水下机器人ROV下位机控制系统硬件设计-12

3.1电源模块设计-12

3.1.1电机供电模块设计-12

3.1.2水下灯、摄像云台、机械手供电模块设计-13

3.1.3传感器、微控制器供电模块设计14

3.2下位机通信模块设计-14

3.3电压电流采集模块设计-15

3.4主控芯片选型及主板转接板设计-17

3.5电机驱动模块设计-19

3.6温湿度采集和漏水检测模块设计-19

3.7惯性导航模块和深度计模块设计-21

第四章水下机器人ROV下位机控制系统软件设计-23

4.1引言-23

4.2上下位机通讯设计-23

4.3下位机控制软件设计-25

4.3.1软件开发平台及系统结构-25

4.3.2下位机软件程序结构-25

4.3.3下位机软件主程序-27

第五章水下机器人ROV调试与水池测试30

5.1ROV下位机关键设备调试-30

5.1.1惯导模块测试-30

5.1.2水面电源和DCDC测试-30

5.1.3脐带缆通信测试-31

5.1.4电机驱动测试-31

5.2水下功能实验-32

5.2.1直航实验-32

5.2.2转艏实验-32

5.2.3下潜和上浮实验-33

5.2.4水下结构检测实验-34

5.3实验总结-34

总结与展望-35

致谢-36

参考文献-37

本科期间主要成果及奖项-39
第一章绪论1.1 研究背景及意义海洋是人类发展的重要载体，开发海洋资源是人类发展的重要必然趋势， 71%地球表面的海洋面积和总计十三多亿的储水量中，蕴藏了无数宝藏等待着我们去发掘。目前人类已经探明，海洋中例如，石油、天然气，煤、铁等固体矿产，油气田，稀锰结，珊瑚礁热液矿藏等等资源无穷无尽。海洋目前开发状况尚浅，还有许多资源未加以利用。但是陆地上可利用，易利用的资源日渐枯竭，必须发掘新的资源获取渠道支持人类发展，而海洋资源正是良好替代，所以开发海洋势在必行。但是海洋情况十分复杂，一般的设备或者潜水员都很难完成所需的工作[1]。水下机器人种类很多，分类方法也是多样，一般分为HOV、AUV、ROV 三类，。第一种是载人水下机器人（简称HOV）。它需要驾驶员进入机器人在水下操作，所以它的体积一般比较大，而且鉴于人工相对于电脑的优越性，HOV 必然会被用于下潜至很大深度，危险性也会成倍上升，所以需要很复杂的发射回收或者紧急救护系统，实用性便会受到较大影响。第二种是自治无人水下机器人（简称AUV）。AUV 属于无人无缆遥控水下机器人。通常情况下在没有人工干预的情况下靠自带蓄电池、燃料电池或其他能源供电通过预编程设定机器人运行轨迹路径来完成[2]。第三种是有缆遥控水下机器人（简称 ROV）。ROV 是一种带缆的无人潜器，水下机器人运作所需要的动力全部通过脐带缆传输，同时也肩负上下位机通信信号的功能。工程人员可在母船上通过连接在脐带缆一端的控制平台来操纵 ROV[3]。ROV的数据传输能力比 AUV要强，且动力充沛源[自-751*`论/文'网·www.751com.cn/，续航能力强。安全性也大大提高，一些配备铠缆或脐带缆强度足够的 ROV 可以在本体出现故障失去动力时靠铠缆或脐带缆将ROV 本体拉出水面，以免丢失。ROV已经成为水下作业的重要的工具，无论是水下环境、资源考察，还是水下结构、设备检测巡逻都离不开 ROV。ROV 上可搭载多种设备，根据任务不同可更换不同设备作业，较人工作业可大幅提高工作效率和安全系数。水下机器人作业精度可能无法比拟人类，但是它的一个最重要的作用就是可以配合各种探测设备（视频、声纳、金属探伤仪等）对水下目标结构进行近距离观察，以便给水面人员判断提供第一手的准确的资料[4]。