水下仿生拱泥機器人及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著航運事業(yè)的日益發(fā)展，船舶觸礁以及船舶間的碰撞等引起的沉船事故也屢屢發(fā)生。這些沉船成為名副其實的“水下暗礁”，給來往航行船舶的安全帶來很大威脅，也嚴(yán)重降低了航道的通行效率。因此，提高打撈效率，快速清除航道中的沉船，對我國的交通運輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要的現(xiàn)實意義。 傳統(tǒng)打撈方法主要是以潛水員個人的體能和經(jīng)驗為主的勞動密集型潛水作業(yè)。在沉船底部進(jìn)行穿千斤作業(yè)是沉船打撈中的關(guān)鍵工序，目前我國普遍采用手動攻泥器，由潛水員手工操作。由于

2、水底淤泥地質(zhì)復(fù)雜，水下作業(yè)環(huán)境惡劣，使得水下打洞和穿引千斤纜是一項勞動強度極大、效率低且危險性很高的工作，尤其是在深度較大、地質(zhì)復(fù)雜的海區(qū)，難度就更大。因此，沉船打撈業(yè)急需研制一種全自動自主作業(yè)的水下穿千斤的設(shè)備，以部分甚至完全替代潛水員的水下作業(yè)。這種自動化作業(yè)設(shè)備稱為拱泥機器人，它是一種新型水下特種機器人，是自主移動機器人領(lǐng)域中的新成員，屬于極限作業(yè)機器人的范疇。 目前，實現(xiàn)水下穿千斤的自動化作業(yè)還是一個世界性難題。對于專門

3、針對水下穿千斤作業(yè)、工作在海床或河床以下的淤泥環(huán)境之中的拱泥機器人的研究，目前國外尚無相關(guān)的研究報道。近年來，國內(nèi)幾所科研院所率先對此進(jìn)行了一些探索性研究，并提出了幾種拱泥機器人的原理方案。 本文在全面總結(jié)拱泥機器人最新研究成果的基礎(chǔ)上，對水下仿生拱泥機器人及其關(guān)鍵技術(shù)展開了深入研究和創(chuàng)新設(shè)計。 (1)針對目前拱泥機器人方案研究中所存在的一些工程可行性不足等問題，研究和設(shè)計了一種新型水下仿生拱泥機器人原理樣機的總體設(shè)計方

4、案，并從理論和實驗上論證了方案的工程可行性。 (2)將拱泥機器人的復(fù)雜運動分解為仿生自律蠕動和姿態(tài)調(diào)整兩類基本運動，統(tǒng)一了機器人自身姿態(tài)合成與定位算法，為混合控制模式的實現(xiàn)和機器人運動學(xué)分析及仿真模型的建立提供了便利條件。 (3)將尾纜實際進(jìn)給量作為機器人“準(zhǔn)絕對”定位的參數(shù)，為機器人構(gòu)建了兩套位姿檢測系統(tǒng)及其迭代算法，利用定位測量數(shù)據(jù)的冗余建立了數(shù)據(jù)融合算法，有利于提高定位系統(tǒng)的精度和可靠性。 (4)基于液壓振