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水下机器人毕业论文

目录

1绪论 1

1.1研究意义 1

1.2AUV介绍 2

1.3国内外AUV研究动态 2

1.4动态仿真研究现状 3

1.5本文主要研究内容 42AUV总

体设计和三维建模 6

2.1形体的选择 6

2.2设计内容 6

2.3三维建模 73AUV的动力

学分析 10

3.1坐标系 10

3.2定义运动参数 10

3.3受力分析 114推进器动态

仿真 16

4.1ADAMS仿真 16

4.2FLUENT仿真 20

4.2.1理论基础 20

4.2.2仿真前期准备 21

4.2.3FLUENT数值模拟计算 235总

结 29参考文

献 30致

谢 31附

图 32

海底机器人的三维设计和动态仿真

1绪论

1.1研究意义

今天的人类正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，人类消耗的自然资源越来越多，陆地上的资源正日益减少。为了生存和发展，人们必须寻找新的物质

来源，海洋应当是首选。

海洋是一个巨大的资源宝库，开发蓝色国土，拓展生存和发展空间，“人类重返海洋”将成为全球经济发展的大趋势。世界沿海国家和地区正在进入全面开发利用海洋的新时期，美、俄、中、英、法、日、加拿大、韩、印度以及东盟诸国等140多个国家相继制定海洋科技发展和海洋开发计划，采取具体措施加快抢占海洋科技的制高点，海洋开发已成为全球产业进步的重要标志，海洋经济已成为全球经济发展的重要增长点。海洋是强国之本。谁掌握了海洋，谁就掌握了经济发展的未来。没有强大的海洋科技事业，没有强大的现代海洋经济，就不可能成为真正的经济强国。我国是海洋大国，但不是强国，人圪

占有陆地面积和资源量都远远低于世界平均水平，研究开发利用海洋

是顺应世界海洋开发大潮。为了推动海洋经济持续快速的发展，科技部、国家计委、国家海洋局、农业部联合推出了“科技兴海”计划。《中国海洋21世纪议程》把“科教兴海”作为海洋经济可持续发展的重大意义的战略选择。海洋经济的开放性和带动性，强渗透力、宽辐射，可以拓展新的经济增长空间，优化经济结构，建立开放型特色经济，促进我国更快走向世界，对实现中华民族的伟大复兴具有重要

政治经济意义。

21世纪是人类向海洋进军的世纪。深海作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一，已经成为各国的重要战略目标，也是近几年国际上激烈竞争的焦点之一。水下机器人作为一种高技术手段在海洋开

发和利用领域的重要性不亚于宇宙火箭在探索宇宙空间中的作用。

然而水下机器人如果直接进行海试或湖试，则需要承担极大地风险，由此计算机仿真应运而生。仿真系统提供一种有效的试验来检验系统和设计，这种试验可以为设计者、使用者和购买者揭示和预测一些有价值的信息。仿真系统有助于使各系统和子系统之间的协调。另外，仿真系统可以模拟各种场景，用于各种操作训练，节约实地训练的费用，最大限度地降低训练风险。通过ADAMS/MATLAB建立仿真模型，可以实现对其控制路径的模拟，降低试验风险。在海底工作的

动力来源就是推进器，所以通过对推进器的流体

海底机器人的三维设计和动态仿真

仿真，研究其所受的的阻力以及叶片周围流体所受的压力变化，

对于AUV的运动控制的精确性具有极大的指导意义。

1.2AUV介绍

当前水下机器人的种类很多，其中载人潜器、有缆潜器(ROVs)和自治水下机器人(AUVs)是三类最重要的潜器，自治水下机器人AUVs

是英语“自治水下潜器”(AutonomousUnderwaterVehicles)的缩写。

AUVs不配备主缆和系缆，因此它又称为无人无缆水下机器人

(UnmannedUntetheredVechiles缩写UUVs)。这类水下机器人携带能源，依靠自身的自治能力来管理自己、控制自己，以完成赋予它的使命，自治水下机器人也就因此得名。由于微电子技术、计算机技术、人工智能技术、导航技术的飞速进展，再加上海洋工程和军事活动的需要，国外产业界和军方再次对无缆水下机器人发生了兴趣。许多研究表明，无缆水下机器人是一种非常适合于海底搜索、调查、识别和打捞作业的既经济又安全的工具。与载人潜水器相比较，它具有安全(无人)、结构简单、重量轻、尺寸小、造价低等优点。而与ROVs相比，它具有活动范围大、潜水深度深、不怕电缆缠绕、可进入复杂结

构中、不需要庞大水面支持、占用甲板面积小和成本低等优点[1][11]。

1.3