本帖最后由 舟航 于 2011-4-21 23:17 編輯
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6 I9 y B+ J) d5 w" ?附錄：AUV跨學(xué)科研究,，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)之筆記 機(jī)電學(xué)這詞是日本工程師KoKikuchi1969年發(fā)明的。一個(gè)產(chǎn)品集電子學(xué),、信息科學(xué),、機(jī)械學(xué)、電力學(xué)等一身,。 看圖2.1-2：基礎(chǔ)系統(tǒng)還是機(jī)械結(jié)構(gòu),，也就是俺說的胚子，這個(gè)玩不好,，沒招,。然后分兩路：傳感器和執(zhí)行器。前者采集系統(tǒng)的狀態(tài),，并由信息處理系統(tǒng)處理成數(shù)字信號(hào),，然后再由處理系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信號(hào)并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的動(dòng)作，如此反復(fù)的一個(gè)動(dòng)作循環(huán)系統(tǒng),。 機(jī)電一體化系統(tǒng)逐步取代機(jī)械系統(tǒng),。優(yōu)點(diǎn)就不討論了。這里必須提到的一點(diǎn)就是跨學(xué)科的協(xié)作問題,。 機(jī)器人學(xué)和機(jī)電學(xué)的區(qū)別：裝配線的上的機(jī)械手,，步行或輪式移動(dòng)的機(jī)器人能稱為機(jī)電系統(tǒng)。其執(zhí)行器和傳感器的使用是機(jī)電系統(tǒng)的典型應(yīng)用,。機(jī)器人是機(jī)電產(chǎn)品的一個(gè)子集,。機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品重要部分為信息處理單元，即基于傳感器的信號(hào)來控制執(zhí)行器,。 機(jī)電產(chǎn)品復(fù)雜五方面,，也有其他的分類。 數(shù)值復(fù)雜 關(guān)系/結(jié)構(gòu)復(fù)雜 變量復(fù)雜：一個(gè)模塊適用不同型號(hào)的產(chǎn)品 學(xué)科復(fù)雜：多學(xué)科交叉 組織復(fù)雜：任務(wù)分配 4 f" L4 A- u; i+ b
跨學(xué)科的交流：術(shù)語的理解,，表達(dá)語言的差異,，解決問題的方法,。 * P. A' b$ J# _
設(shè)計(jì)的過程模型(Pahl&Beitz): 任務(wù)說明：收集需求，需求清單 概念設(shè)計(jì)：發(fā)現(xiàn)問題,，設(shè)計(jì)功能 具體設(shè)計(jì)：產(chǎn)品布局,、形狀等確定 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)：各零部件性能，材料選型,、畫圖,、產(chǎn)品文檔等 & q' z3 Z: o$ d
Eyebot控制器: C和匯編直接編程 采集傳感器的模擬量數(shù)字量信號(hào) 模擬量數(shù)字量信號(hào)輸出給執(zhí)行器 液晶顯示器 支持PC上C++編程，串口上傳 控制器BIOS的具體功能能直接簡單的編程
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3 U- X) A0 A7 S- S/ Z$ I w, a# G7 Z3畢業(yè)生搞的Mako,，1.5m,，35Kg。2個(gè)PVC殼,，保護(hù)電氣件,，控制器，迷你PC等,，安裝在鋁架上,。4個(gè)螺旋槳推進(jìn)器分別安裝在前后和左右兩側(cè)，聲納傳感器測量離墻面和地面的距離,。參加學(xué)校競賽，泳池,，達(dá)到5m,。
% e& O5 `" ~4 V; {3 VUSAL潛艇：Mako缺點(diǎn)是膨松和重量重，參加各種國際比賽不現(xiàn)實(shí),，太昂貴,。所以要做第二代更小更輕的AUV。由于銷售不成功,，USAL公司已經(jīng)不存在了,。改造它來參加自動(dòng)水下競賽。任務(wù)列表等,，由于作者專業(yè)在機(jī)械方面,，其他控制或通訊軟件等均用現(xiàn)成的或簡化功能。 ; {% y, O$ B0 ]3 Y
AUV的應(yīng)用： 8 h* t" C3 l' j4 P, c
海底地圖 地址采樣 長期監(jiān)測 潛艇板外傳感 水礦尋找和處理 船體監(jiān)測 核電廠視察 水下電纜檢查 ' Z+ v. G( ^! K) K! Z9 U
AUV形式：見圖5.2-1,，7種,。幾個(gè)推進(jìn)劑幾個(gè)方向舵的問題。其中第5種流體阻力小,，常用于商業(yè)的AUV,。 - t5 q0 I; @: G% G
5.3AUV的物理性質(zhì) 1、坐標(biāo)系 2,、浮力,、穩(wěn)定性 3,、壓力，33頁第1行,，106 Pa后面是否應(yīng)該是10atm,？每10m增加1個(gè)大氣壓。競賽不要求深于5m,。 4,、阻力，和海水密度,、AUV動(dòng)作速度,、面積及阻力系數(shù)有關(guān)。對(duì)于復(fù)雜形狀的AUV,，面積和阻力系數(shù)不能通過表查出,，需要通過實(shí)驗(yàn)或數(shù)值分析工具得出。和速度成平方的關(guān)系,，所以一般AUV一般都是低速,。形狀平滑可以降低面積和阻力系數(shù)當(dāng)量。 1 W; N. g( s" [) _- M7 |
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6,、功能結(jié)構(gòu) 6.1 機(jī)電系統(tǒng)功能建立功能模型的動(dòng)機(jī) 6.2 AUV功能結(jié)構(gòu)的發(fā)展 相當(dāng)于任務(wù)的劃分,。
; \; f& }! X1 l1 `4 S- ^7、概念設(shè)計(jì) 對(duì)比Mako-AUV和USAL-潛艇,。后者體積小,，低能耗。通過比較,，改變?cè)O(shè)計(jì),，綜合Mako-AUV的優(yōu)點(diǎn)，在USAL中間加一部件,，支持升沉運(yùn)動(dòng),，并可安裝一些附加傳感器等，但沒有改變?cè)写w,。5種演變模式,，經(jīng)過評(píng)估，第3種得分最高,。 7.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 控制方向舵用伺服電機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)5V伺服電機(jī),，需要減速箱，方向舵正負(fù)30°工作,。 船尾螺旋槳用電動(dòng)機(jī)：12V,，電動(dòng)機(jī)通過功放板來驅(qū)動(dòng)，有兩路信號(hào),，一路速度,，一路方向,。 升沉螺旋槳用電動(dòng)機(jī)：這里提到大電流情況下考慮散熱問題。 7.4 傳感器 聲納 GPS 壓力傳感器 激光測距 漿輪傳感器 熱線式和熱膜流速（風(fēng)速）傳感器 陀螺儀 傾角器 皮托管 機(jī)電海流計(jì) 聲學(xué)多普勒傳感器 加速度計(jì),，IMU慣性測量裝置
1 }5 n6 \5 T# z# s用來測壓力（得深度）,、位置、速度 7.4.2.1 壓力傳感器：測量深度 7.4.2.2 紅外距離傳感器：位置傳感器裝置（PSD）,，關(guān)于測量范圍的討論,，盲區(qū)怎么處理，怎么得到大范圍的PSD.范圍大的一般是模擬量的,，需要數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置,。 7.4.2.3 數(shù)字式羅盤：角度的輸入輸出 7.4.2.4 速度傳感器：由于干擾，測量速度沒有什么好的辦法,。漿輪+鼠標(biāo)的方案能實(shí)現(xiàn),，則速度傳感器沒有必要了。 7.4.2.5 加速計(jì)：和速度傳感器的信號(hào)來共同計(jì)算AUV的速度和位置,。 7.5 更多的電氣件 7.5.1照相機(jī) 7.5.2 電池：驅(qū)動(dòng)控制器和執(zhí)行器,，便宜的鉛酸電池 7.5.3 藍(lán)牙通訊：更新程序、發(fā)送傳感器數(shù)據(jù),、遠(yuǎn)程控制,。30CM以內(nèi) 7.5.4 紅外傳感器：通過它可以通過標(biāo)準(zhǔn)電視遙控來控制AUV控制器
9 I) o& j9 @. V( `4 H8 特定領(lǐng)域設(shè)計(jì) 8.1 機(jī)械設(shè)計(jì) 8.1.1 概括：體現(xiàn)設(shè)計(jì)：清楚、簡單,、安全和其他 8.1.2 AUV的機(jī)械設(shè)計(jì)：在確定了傳感器,、執(zhí)行器、電池,、控制器等后，開始機(jī)械設(shè)計(jì),。 要求： 整重接近浮力 質(zhì)心居中,，在電機(jī)的中軸線 質(zhì)心盡可能低 體積中心在電機(jī)中軸線 升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力合力應(yīng)該在中間 8.2 電子設(shè)計(jì) 8．2.1 概括： 8.2．2 AUV的電子設(shè)計(jì) ![]() , v: d/ Q0 w; V! c
, H. m r" t: Y+ y4 G- h圍繞著核心Eyebot控制器。 8.3 軟件設(shè)計(jì) 8.3.1 概括：機(jī)電基礎(chǔ)做的越穩(wěn)定,，軟件可以做的越簡單 8.3.2 AUV的軟件：對(duì)每個(gè)真實(shí)組件建立軟件類,，每個(gè)類里做些算法。類構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基礎(chǔ),。 9 總結(jié) 設(shè)計(jì)方法在跨學(xué)科的使用,？ 接下來的工作。
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發(fā)表于 2011-4-21 23:07:26
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樓主
發(fā)表于 2011-4-22 09:25:56
