水下机器人接近觉的研究

论文摘要

随着地球上资源枯竭问题的严重,海洋开发越来越受重视,但是海洋条件恶劣,使用水下机器人和作业机械手已成为海洋开发的重要手段,代替人类去观测海洋、调查海底地质和采掘资源,自主作业的水下机械手更是强有力的工具。本文主要对自主作业的水下机械手的三维定位功能进行阐述,给出了实现三维定位功能的视觉和接近觉的安装示意图;对接近觉传感器的种类,及各类型的优缺点进行了详细说明;对最终采用的超声波探头的可行性、工作原理、优缺点进行了分析,针对其不足之处采用高频、窄波束角的多探头阵列进行优化。根据探头的工作条件、测量精度及可靠性的要求,分析发射电路、接收电路的工作原理,给出了其组成结构框图;对发射电路的谐振及其隔离、接收电路的放大、滤波进行了详细的阐述,对重要的参数进行了计算;控制电路采用了两种控制方式,对两种方式进行了对比。接近觉研制成功后,设计了其控制软件,给出了软件流程图;并对其软件、硬件分开进行了调试,给出了一些关键的实验照片及实验数据;对实验中的照片和数据进行了说明,对曾经出现的问题进行了分析,给出了解决办法;在软件、硬件分别调试成功后,进行了联合调试,在实验室中达到了预期的效果。文中最后根据设计、研制的心得,指出了接近觉可以进一步改进、优化的地方,为下一步研究指明了方向,说明了发展的趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 水下作业系统传感器的研究现状
• 1.3 课题背景来源
• 1.4 主要研究工作
• 2 接近觉传感器的体系结构及整体设计思想
• 2.1 接近觉传感器的工作状态
• 2.2 超声波接近觉的理论依据
• 2.3 接近觉的组成
• 2.4 检测方案的确定
• 2.5 探头阵列的设计
• 3 硬件电路的研制
• 3.1 控制电路原理及框图
• 3.2 发射电路原理及框图
• 3.3 接收电路原理及框图
• 4 系统软件的设计
• 4.1 软件体系的整体设计方案
• 4.2 软件体系的各模块的设计
• 5 系统调试
• 5.1 系统调试的整体构思
• 5.2 系统软件调试
• 5.3 系统硬件调试
• 5.4 软硬件联合调试
• 6 全文总结及展望
• 致谢
• 参考文献