水下机器人回收装置的动力学分析与实验验证

作     者：孙海龙 邓晨旭 唐峥 赵明慧 王生海 韩广冬 陈海泉 SUN Hai-long;DENG Chen-xu;TANG Zheng;ZHAO Ming-hui;WANG Sheng-hai;HAN Guang-dong;CHEN Hai-quan

作者机构：大连海事大学轮机工程学院大连116026 中国船舶集团有限公司第七一三研究所郑州450015 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2024年第24卷第14期

页      面：6072-6081页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52101396) 国家重点研发计划(2018YFC0309003) 中央高校基本科研业务费专项资金(3132019368) 

主　　题：绳驱动 姿态自主调节 回收稳定 AUV布放回收 动力学分析 

摘      要：为提高水下自主航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)布放回收过程中的效率和安全性,通过以船舶起重机为基础研究了一种不仅可以通过电机自主调节吊笼的姿态而且能够利用绳索减摇使回收过程更加稳定的AUV水面布放回收装置,建立了船-起重机-吊点-减摇装置-吊笼的三维动力学模型,首先通过Adams搭建虚拟样机进行动力学仿真,得出了当利用电机调节吊笼开口方向时4根绳索的拉力的变化和吊笼的姿态变化,然后利用MATLAB联合仿真采用PID控制策略对其进行了减摇的仿真分析,验证了减摇方案的可行性。在已有的理论基础上搭建了实验样机进行了实验验证。结果表明:在受船舶激励的情况下,横摇的减摇效果达70%;纵摇的减摇效果达60%,电机进行姿态调整时各个绳索的拉力稳定能够完成姿态调整,能够有效地完成布放回收工作。可见当AUV靠近吊笼时依靠姿态调整电机进行姿态调整,能保证AUV进入吊笼;当AUV进入吊笼以后本装置有良好的减摇效果,使回收过程更加稳定。