水下捕捉海星遥控机器人（ROV）的设计和运动分析（全套CAD图纸+设计说明书+翻译）
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- 关 键 词：
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水下
捕捉
海星
遥控
机器人
rov
设计
以及
运动
分析
- 资源描述：
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摘 要
海星是海洋中的一类海底栖息的无脊椎动物。一方面，海星强大的捕食和繁殖能力会对贝类会造成破坏，从而对沿岸渔业和水产养殖造成威胁和损失。另一方面，海星特殊的生长环境让它的营养价值丰富，而且对于疾病有很好的疗效。因此，抓捕海星对于我们来说变得越来越重要。
随着世界水下机器人技术的发展，越来越多的针对具体工程应用的机器人被开发使用。其中，ROV因其经济性好、灵活性高、环境适应性好、工作效率高、使用有效等特点，得到了迅猛发展。本论文在总结国内外ROV发展的并参阅了大量的学术期刊和论文的基础上，针对水下抓捕海星的具体应用，设计了一种封闭式的、具有对称框架结构的水下ROV机器人。
本论文根据海星的生存环境，对于ROV的具体工作环境要求进行了设定；主要介绍了ROV的系统方案和结构设计，完成了舱内各部分位置的分配；设计了ROV下潜器的浮体结构、框架结构，并对于耐压壳体部分进行了选择和设计；重点设计了ROV的动力传动系统，并对相关轴和齿轮等进行了计算校核；对于封闭框架的静密封和推进器旋转轴的动密封环节进行了方案的选择和设计。
本论文设计了基于四连杆曲柄摇杆单驱动机构和五连杆的双曲柄双驱动机构的机械手；建立了基于五连杆的双曲柄双驱动机构的运动学方程，并用matlab进行了轨迹的设计和优化过程，得出了机械手相关参数的优化设计。使用ADAMS软件完成了对于轨迹的模拟仿真和运动分析。
关键词：捕获海星； 水下机器人； 曲柄连杆机构； 优化设计； 运动仿真
- 内容简介：
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水下捕捉海星 设计 和运动分析 结题答辩 毕业设计 意义及背景 目录 相关计算 毕业设计 海洋面积巨大 海洋 海洋资源丰富 意义及背景 毕业设计 啃 食珊瑚；有些物种以贝类为 食 海星 破坏渔场、湖泊 大的捕食力、繁殖力 意义及背景 选题背景 富含蛋白质、微量元素、维生素等 海星 含有皂苷、生物碱、多糖等生物活性代谢产物 食品及动物饲料 营养价值丰富 保健、医药 抗癌抑菌、抗炎抗病毒等药理和生理活性 意义及背景 毕业设计 效率低（一个潜水员一天 100 下潜时间和深度受限 水下伴有意外 肌肉骨骼出现减压病 效率高（发现目标后 10 下潜时间和深度与设计参数有关 排除了人身危险及疾病 寿命高、使用方便、适应性高 意义及背景 国内外背景 英国 直径 190 6个推进器 美国 E 52m 航速： 2 重 应用于水产养殖、港口安检、水下救援打捞等 4个前后推进器 可在流速 “江豚” 小型线缆观测机器人 天津深之蓝海洋设备科技有限公司 总重 3 实现 2 s 转弯 搜查目标、堤坝维护、港湾监视等 上海交大水下工程研究所应用于核工业无损检测的 0m 4个推进器 配备旋转云台、像头 意义及背景 毕业设计 工作环境 要求 项目 目录 几何模型 尺寸 限制：长 高 1000 1. 重力 ： G 701（ 2个人可以轻松放置 ） 2. 水中 的最小负荷： 5海星重量 ） 环境条件 1. 海流速度： s（ 海水的平均流速 ） 2. 海水的透光度： . 潜水深度： 40m 4. 着陆地质：沙滩 、 海泥 、 海底 礁石潜在 障碍：海藻 、 丢弃的渔网 、 岩石 5. 海水温度： 525 运动 1. 自由度 （ ： 6自由度 2. 推进速度： 1m/s（ 2节 ， 1节 =(1852/3600)m/ss） 3. 悬停运动：捕捉海星作业的主要运动 4. 捕捉速度：在潜航器发现目标后 105. 捕捉目标：各种各样的海星 能量 1. 动力源和传送：外部线缆 ， 内置 12/242. 线缆长度： 150m 3. 电源： 220V 5000传感器 等装置 1. 视觉系统：机器人摄像头 2. 照明系统：前进时照亮距离 1m 3. 传感器：距离 、 重量 、 速度加速度传感器等 信号传递 通过 线缆进行传递 ， 从船上收发指令后自动进行工作 耐久力 1. 能够承受 5 每 10米水约等于 1个大气压 ） 2. 能够克服上述的潜在航行障碍 水下捕捉海星 计思路及方案 毕业设计 小型 机械手及海星装载装置 机械手设计 装载海星笼子设计 四连杆 五连杆 总体设计构思 浮体设计 框架设计 耐压壳体设计 传动系统设计 静密封和动密封 水下海星捕获机器人装置 校核+运动分析 水下捕捉海星 计思路及方案 毕业设计 水下捕捉海星 计思路及方案 形状和推进器布置设计 毕业设计 水下捕捉海星 计思路及方案 浮体设计 提供水下 减小运动中的阻力 与框架配合构成 浮体主要功能： 毕业设计 水下捕捉海星 计思路及方案 抗腐蚀、抗冲击、易成型 整体 起到整体外壳的固定连接作用 框架设计 框架主要功能： 毕业设计 水下捕捉海星 计思路及方案 耐压壳设计 耐压壳主要功能： 保证不会渗入海水或遭受海水的腐蚀，以保证内部的相关传动系统等设备 毕业设计 水下捕捉海星 计思路及方案 弹性模量： 2300 质量密度： 1060kg/ 张力强度和屈服强度： 500 热导率： mK） 适合水下的抗水压要求 耐压壳分析 毕业设计 水下捕捉海星 计思路及方案 传动系统设计 毕业设计 水下捕捉海星 计思路及方案 蓄电池 行星轮减速无刷 直流电机 梅花形夹紧 联轴器 锥齿轮 轴 大 锥齿轮 万向联轴器 传动轴 传动轴 推进器连接杆 传动系统设计 毕业设计 水下捕捉海星 计思路及方案 耐压壳体 转轴 聚四氟乙烯滑环 密封设计 毕业设计 水下捕捉海星 连杆轨迹分析 单位： 1=80 08 04 5=101 毕业设计 水下捕捉海星 连杆轨迹分析 毕业设计 水下捕捉海星 连杆轨迹分析 业设计 水下捕捉海星 连杆轨迹设计分析 五连杆数学模型 根据五连杆的数学解析公式 将 11， 4的关系式 利用 点的关系求出 个变量外加 毕业设计 水下捕捉海星 连杆 轨迹设计分析 设计思路 1 2 3 4 5 6X , , , , , , , L L L L 设计变量： 2211 Np i p im i n F X m i n x x t y y 目标函数： 约束条件： 满足五连杆物理模型的非线性条件 各个变量有效范围 . . 00m i n f xs t C xC e q xA x bA e q x b e ql b x u b 毕业设计 水下捕捉海星 连杆 轨迹设计分析 设计思路 * 5 0 ; 2 1 7 . 8 5 9 ; 2 3 3 . 7 1 7 ; 9 0 ; 1 0 0 ; 1 3 7 . 2 5 4 ; 2 7 3 . 7 8 9 ; 1 8 4 . 2x 变量结果： 1 50L 2 220L 3 230L 4 90L 5 100L 6 137L 273 184 捕捉海星的有效 跨度甚至达到 400 次 捕捉数量较多 上下 有效跨度达到 175 回程 有交点， 但平滑 度 较高 五 连杆可以通过灵活进行调节 毕业设计 水下捕捉海星 关计算 计算总结 推进器整体转动负载 重力与浮力估算 耐压壳有限元分析 传动系统的计算 圆锥齿轮的设计计算 轴的设计计算 毕业设计 水下捕捉海星 论与展望 结论 （ 1） 括形状设计和自由度分析，浮体的设计，框架的设计，耐压壳的设计，传动系统的设计以及密封的设计。 （ 2） 分析 了四连杆和五连杆的实现方式，验证了四连杆的运动轨迹，基于月牙形的轨迹进行了五连杆的设计和优化分析。 （ 3） 对
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