水下捕捉海星遙控機(jī)器人（ROV）的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析（優(yōu)秀含CAD圖紙+設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）

水下捕捉海星遙控機(jī)器人（ROV）的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析（優(yōu)秀含CAD圖紙+設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）,水下,捕捉,海星,遙控,機(jī)器人,rov,設(shè)計(jì),以及,運(yùn)動(dòng),分析,優(yōu)秀,優(yōu)良,cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告 題 目 水下海星捕獲機(jī)器人裝置的 設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析 16 一、選題依據(jù) 課題來(lái)源、選題依據(jù)和背景情況；課題研究目的、學(xué)術(shù)價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值 1、課題來(lái)源、選題依據(jù)和背景情況 從全球來(lái)看，整個(gè)地球的表面積是5.1億平方千米，而其中海洋的面積為到了3.6億平方千米，占地球總表面積的70.8%。海洋，是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的四大戰(zhàn)略空間——陸、海、空、天中繼陸地之后的第二大空間，是能源、生物資源和金屬資源的戰(zhàn)略性開(kāi)發(fā)基地，是目前最現(xiàn)實(shí)的，也是最具有發(fā)展?jié)摿Φ目臻g。隨著21世紀(jì)，全世界科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，面對(duì)蘊(yùn)含豐富的生物資源、礦產(chǎn)和能源資源的海洋，人們已經(jīng)從單純的觀測(cè)進(jìn)入到了對(duì)海洋進(jìn)行充分探索、開(kāi)發(fā)和利用的時(shí)代。新世紀(jì)人類(lèi)面臨著諸如人口過(guò)度膨脹、陸上化石能源進(jìn)一步枯竭、生存環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，充分地對(duì)海洋進(jìn)行開(kāi)發(fā)，有利于我們的可持續(xù)發(fā)展和相關(guān)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)壯大，是我們的必然選擇。 海洋生物資源豐富，生物種群復(fù)雜多樣，種類(lèi)繁多。海星是海洋中的一類(lèi)海底棲息的無(wú)脊椎動(dòng)物。海星具有強(qiáng)大的捕食和繁殖能力，它們對(duì)于貝類(lèi)會(huì)造成比較顯著的破壞，從而對(duì)沿岸的漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖造成較大的威脅和損失。例如：在韓國(guó)的南部海岸，分布著一種阿穆?tīng)柡Ｐ?，這種入侵的海星物種給當(dāng)?shù)貛?lái)的相當(dāng)大的麻煩。它們胃口很大，捕食貝類(lèi)，在韓國(guó)海域不存在自然天敵，從而繁殖和再生能力巨大。不僅僅是海岸的漁場(chǎng)，而且自然的湖泊也會(huì)受到這些海星的威脅。例如，澳大利亞的大堡礁連續(xù)不斷地報(bào)道海星數(shù)量爆炸性增長(zhǎng)的問(wèn)題。聯(lián)合國(guó)（UN）和國(guó)際海事組織（IMO）已經(jīng)把海星列為了全球有害生物之一[1]。 雖然海星對(duì)于貝類(lèi)有巨大的威脅，但是它特殊的生長(zhǎng)環(huán)境使得它不僅具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且對(duì)于人類(lèi)及動(dòng)物的多種疾病具有很好的療效。海星富含蛋白、氨基酸、不飽和脂肪酸、微量元素和維生素等，必須氨基酸比例合理，將其作為人類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)美食有很好的開(kāi)發(fā)前景。此外，海星還含有大量結(jié)構(gòu)獨(dú)特的具有生物活性的代謝產(chǎn)物，如皂苷、生物堿、甾醇、多糖、維生素、蛋白質(zhì)、多肽和氨基酸等，他們具有多種多樣的生理和藥理活性，如抗癌、抑菌、抗病毒、抗炎、降血壓和降血脂等，將其應(yīng)用于醫(yī)藥、保健食品及動(dòng)物飼料資源開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域中有著巨大的前景[2]。 不論是減小海星對(duì)于漁業(yè)的影響，還是捕捉進(jìn)行科學(xué)研究或者相關(guān)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)利用，海星的抓捕工作已經(jīng)提上了日程。在韓國(guó)，一個(gè)潛水員一天可以手工采集100KG海星。然而，這項(xiàng)工作非常辛苦，效率低下，而且水下工作總會(huì)伴有意外的風(fēng)險(xiǎn)和減壓病。用潛水器潛水，一個(gè)潛水員利用一個(gè)空氣儲(chǔ)蓄器可以下潛30-40分鐘，到達(dá)20M的深度。往往一個(gè)水下任務(wù)結(jié)束后，一些潛水員會(huì)出現(xiàn)肌肉骨骼病，皮膚病和排尿困難等疾病。潛水員一般都患有慢性頭痛和肌肉骨骼疾病，因?yàn)樗麄兠刻煲磸?fù)潛水5-6小時(shí)。 水下機(jī)器人（也成無(wú)人潛水器）完全可以勝任這類(lèi)工作，它安全性好、效率高、作業(yè)深度大、能在水下長(zhǎng)時(shí)間工作。按照無(wú)人潛水器與水面支持設(shè)備（母船或平臺(tái)）間聯(lián)系方式的不同，水下機(jī)器人可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是有纜水下機(jī)器人，即遙控水下機(jī)器人（remotely operated vehicle，ROV）；另一類(lèi)是無(wú)纜水下機(jī)器人，即自治水下機(jī)器人（autonomous under water vehicl，AUV），自帶能源，依靠自身的自治能力來(lái)管理和控制自己。 ROV因其經(jīng)濟(jì)型號(hào)、下水出水靈活性高、環(huán)境適應(yīng)性好、作業(yè)效率高、使用有效等有點(diǎn)，得到了迅速發(fā)展。隨著功能及可靠性的迅速提高，ROV越來(lái)越被廣泛地應(yīng)用于海洋資源開(kāi)發(fā)、水下工程、海底調(diào)查、打撈作業(yè)等領(lǐng)域。 2、課題研究目的、學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值 本課題希望設(shè)計(jì)一種專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于水下海星捕撈的ROV水下機(jī)器人及其捕捉裝置，來(lái)替代人工的捕撈工作。這樣，不但可以節(jié)省許多潛水員的人力成本，而且會(huì)提高工作的效率。水下機(jī)器人的研究和發(fā)展雖然始于20世紀(jì)50年代，但是在捕撈海星這類(lèi)工作的實(shí)際應(yīng)用中并不多見(jiàn)，因此本課題的設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)際海星捕撈工作有著重要的價(jià)值，對(duì)于我國(guó)進(jìn)行海洋資源開(kāi)發(fā)和藍(lán)色強(qiáng)國(guó)夢(mèng)想的實(shí)現(xiàn)從技術(shù)和方向上有著一定的促進(jìn)作用。 二、文獻(xiàn)綜述 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)；查閱的主要文獻(xiàn) 1、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài) ROV是有纜水下機(jī)器人的簡(jiǎn)稱(chēng)，需要由電纜從母船接受動(dòng)力，ROV不是完全自主的，它需要人們通過(guò)電纜對(duì)ROV進(jìn)行認(rèn)為的遙控干預(yù)，電纜對(duì)于ROV來(lái)說(shuō)像“臍帶”對(duì)于胎兒一樣至關(guān)重要。有纜水下機(jī)器人根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式的不同可分為拖拽式、（海底）移動(dòng)式和浮游（自航）式三種。 ROV是最早得到開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的無(wú)人潛水器，其研制始于20世紀(jì)50年代，雛形是幾個(gè)美國(guó)人想要觀察神秘的海底世界。他們將普通攝像機(jī)密封在防水殼體內(nèi)，將其帶入海底，成為了第一代第一個(gè)浮游式有纜潛水器。而世界上真正意義上的第一個(gè)ROV是1960年美國(guó)研制的“CURV”。1966年1月它與載人潛水器配合，在西班牙外海找到了一顆因轟炸機(jī)失事而失落在海底的氫彈，并且進(jìn)行了成功地打撈。這在全世界引起了極大的轟動(dòng)，從此ROV技術(shù)開(kāi)始引起人們的重視。 隨著軍事及海洋工程的需要及電子、計(jì)算機(jī)、材料等高新技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代和80年代，ROV得到了飛速發(fā)展，形成了初具規(guī)模的ROV產(chǎn)業(yè)。1975年，第一臺(tái)商業(yè)化的ROV-“RCV-125”問(wèn)世。這臺(tái)ROV屬于觀察型ROV，又被稱(chēng)為“眼球”，因?yàn)樗耐庑畏浅Ｏ褚恢磺?。北海油田和墨西哥灣是“眼球”首先被?yīng)用的地區(qū)?！癛CV-150”型ROV則是在“RCV-125”的基礎(chǔ)上由Hydro Produets公司在1978年到1980年期間，進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)的（圖1）。RCV-150可以下潛的最大深度是914m，配備有四個(gè)推進(jìn)器，它主要應(yīng)用在水下的管道連接作業(yè)和水下鉆井方面。 圖 1 RCV-125 現(xiàn)代ROV系統(tǒng)的種類(lèi)可以按照尺寸、驅(qū)動(dòng)形式、功率和下潛深度進(jìn)行劃分，如表1所示[3]。 表1 ROV系統(tǒng)分類(lèi) 類(lèi)型 能力 功率/KW 小型（電動(dòng)） 觀察（小于300米） 小于7.4 大型（電動(dòng)） 觀察/輕微作業(yè)（小于3000米） 小于14.7 極深（電動(dòng)） 觀察/數(shù)據(jù)采集（小于3000米） 小于18.4 中等（電動(dòng)/液壓） 輕微/中等強(qiáng)度作業(yè)（小于2000米） 小于73.6 大型（電動(dòng)/液壓） 大強(qiáng)度/大負(fù)載（小于3000米） 小于220.7 極深（電動(dòng)/液壓） 大強(qiáng)度/大負(fù)載（大于3000米） 小于88.3 1981年國(guó)際水下公司出售的RASCL是最早市場(chǎng)上出售的小型ROV，售價(jià)為45000美元。1984年國(guó)際深海系統(tǒng)公司出售的MINIROVER售價(jià)為286000美元。1985年深海工程公司設(shè)計(jì)的Phantom的售價(jià)為30000美元。目前，這類(lèi)小型ROV的數(shù)量占所有ROV的比例約為22%。 美國(guó)SeaBotix公司生產(chǎn)的ROV一般都是系列化的，LBV150-4（圖2）額定下潛深度150m，長(zhǎng)530m，寬245m，高254m，對(duì)角線長(zhǎng)353m，在空氣中重11kg，使用耐壓殼體和聚乙烯框架作為安裝架及保護(hù)框架。 圖 2 LBV150-4 它有4個(gè)無(wú)刷直流推進(jìn)器，前向2個(gè)，推力7kgf~15.4kgf；1個(gè)垂向推進(jìn)器，推力3kgf~6.6kgf；1個(gè)側(cè)向推進(jìn)器，推力3kgf~6.6kgf，在水面運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度可以達(dá)到3節(jié)，最大的抗流能力為2節(jié)。配有520線攝像頭以及180°旋轉(zhuǎn)云臺(tái)，可以觀察270°范圍內(nèi)景物。配有方向、深度和溫度傳感器。配備了直徑為8mm長(zhǎng)150m的長(zhǎng)零浮力纜，通過(guò)凱夫拉加強(qiáng)，工作強(qiáng)度為100kgf，破斷強(qiáng)度為700kgf，通過(guò)內(nèi)部的屏蔽雙絞線傳輸電源和控制信號(hào)，通過(guò)普通雙絞線傳輸視頻信號(hào)。LBV150-4 ROV堅(jiān)固、耐用、體積小巧，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，操作使用簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，質(zhì)量可靠，并且配備了工業(yè)級(jí)搖桿和防水鍵盤(pán)，可以控制ROV的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、上浮、下潛和側(cè)移，而且還可以控制照明燈的強(qiáng)度和攝像頭的轉(zhuǎn)向和俯仰，可以調(diào)整攝像頭焦距[4]。 英國(guó)AC-CESS公司的AC-ROV100（圖3）具有單個(gè)人在3分鐘內(nèi)單手完成布放的快速簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。AC-ROV100長(zhǎng)203mm，寬152mm，高146mm，可以靈活地進(jìn)入直徑190mm的管道。重量?jī)H為3kg，潛深100m。有4個(gè)水平推進(jìn)器，并且呈矢量分布，這樣的布置使其前推進(jìn)器數(shù)相當(dāng)于4個(gè)以及側(cè)推進(jìn)器數(shù)也等同于4個(gè)。AC-ROV100的推進(jìn)器矢量分布設(shè)計(jì)使其側(cè)推與前推動(dòng)力相同，使其前后左右運(yùn)動(dòng)可以擁有相等的速度，從而也可以在給定的任意方向流場(chǎng)環(huán)境中使AC-ROV100保持穩(wěn)定狀態(tài)。AC-ROV100還擁有2個(gè)垂向推進(jìn)器，可以控制ROV的上下與傾斜。配有深度、溫度、潮濕和進(jìn)水檢測(cè)傳感器，可以見(jiàn)識(shí)ROV工作環(huán)境和自身參數(shù)[5]。 圖 3 AC-ROV100 美國(guó)Video Ray公司開(kāi)發(fā)了Video Ray PRO 3和Video Ray PRO 4系列的超小型水下機(jī)器人，它們主要用于海上石油平臺(tái)、港口安檢、水庫(kù)檢測(cè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、商業(yè)潛水、教育、科學(xué)研究等領(lǐng)域。其中，Video Ray PRO 3系列包括PRO 3 E，PRO 3 S，PRO 3 XE等潛深152m總重量不同的潛水器，它們可以適應(yīng)不同水下使用情況。Video Ray PRO 4系列包括PRO 4 AQ 300MS，PRO 4 CD 300BASE，PRO 4 SAR 300BASE等潛深300m應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、港口安檢和水下救援打撈等不同用途的小型ROV。 Video Ray PRO 3 E（圖4）最大潛水深度152m，航速為2~3節(jié)。長(zhǎng)305mm，寬225mm，高210mm，ROV重3.8kg，該機(jī)器人配有前后攝像頭以及照明燈、深度計(jì)和電子羅盤(pán)等[6]。 圖 4 Video Ray PRO 3 E 由JW Fishers 公司研發(fā)的SeaOtter/SeaLion ROV，電子部分安裝在耐壓艙內(nèi)，前后有透明玻璃罩供前后攝像頭觀察之用，并配備有照明光源安裝在主殼體上。SeaOtter（圖5）配兩個(gè)前后推進(jìn)器，SeaLion（圖6）配備4個(gè)前后推進(jìn)器，可以在流速達(dá)1.34m/s的水流中工作。 圖 5 SeaOtter 圖 6 SeaLion 目前國(guó)內(nèi)小型ROV有天津深之藍(lán)海洋設(shè)備科技有限公司設(shè)計(jì)研發(fā)的小型纜控水下觀測(cè)機(jī)器人——“江豚”（圖7），天津斯卡特科技有限公司的MINI 75C（圖8）和MINI 150C（圖9）。 “江豚”的尺寸為長(zhǎng)330mm，寬202mm，高175mm，該小型纜控水下觀測(cè)機(jī)器人由通過(guò)線纜連接的水下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和甲板監(jiān)控單元兩部分組成。水下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝有多角度彩色攝像頭和照明裝置、大推力螺旋槳推進(jìn)器、位置姿態(tài)測(cè)量傳感器、數(shù)據(jù)處理和動(dòng)作控制電路等，可以實(shí)現(xiàn)靈活的水下運(yùn)動(dòng)控制和清晰的視頻圖像獲取?！敖唷笨傊亓?kg，最大前進(jìn)速度3m/s，最大升潛速度為2m/s，可以實(shí)現(xiàn)快速2πrad/s靈活原地轉(zhuǎn)彎，航向精準(zhǔn)保持和位置懸停等?！敖唷敝饕獞?yīng)用于河流、湖泊、港灣、海水等水下目標(biāo)搜查，以及水產(chǎn)養(yǎng)殖、堤壩維護(hù)、港灣監(jiān)視和艦艇維護(hù)等領(lǐng)域。 圖 7 江豚 MINI 75C ROV主要包括：10kg的機(jī)器人，控制臺(tái)，50m水下專(zhuān)用電纜，用戶手冊(cè)和工具包等，系統(tǒng)總重38kg。包括了一臺(tái)彩色攝像機(jī)和一臺(tái)7英寸的彩色液晶屏監(jiān)視器，控制臺(tái)上配有視頻輸出端子。當(dāng)遇到需要錄制視頻的任務(wù)時(shí)，可以很方便地進(jìn)行視頻錄制。攝像機(jī)為廣角電動(dòng)變焦彩色攝像機(jī)，內(nèi)置云臺(tái)，俯仰140度。攝像頭530線分辨率4.2mm-42mm F1.8-F2.9，信號(hào)為PAL/NTSC制式。配備有2個(gè)35W高效率鹵素?zé)艉?個(gè)60mm螺旋槳的配有導(dǎo)流罩的水平推進(jìn)器，有1個(gè)60mm螺旋槳的配有導(dǎo)流罩的垂直推進(jìn)器。配備深度傳感器、姿態(tài)傾斜傳感器和電子羅盤(pán)。MINI 75C ROV最大潛深76m，航行速度1m/s（2節(jié)），電纜長(zhǎng)度50m。MINI 150C ROV與75C的不同之處在于水平推進(jìn)器150C是100mm的，垂直推進(jìn)器是75mm，最大潛深為150m，航行速度1.5m/s（3節(jié)），電纜長(zhǎng)度為100m。 圖 8 MINI 75C 圖 9 MINI 150C 通過(guò)上面的介紹和分析，我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)幾十年的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，小型ROV得到了迅猛的發(fā)展，尤其是國(guó)外的ROV技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)全新的階段。由此，國(guó)外許多的ROV公司應(yīng)運(yùn)而生，并且針對(duì)不同的使用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了具有明顯特征的可靠實(shí)用的產(chǎn)品。然而，相對(duì)于國(guó)外，國(guó)內(nèi)的ROV起步較晚，技術(shù)發(fā)展和水平比較落后，現(xiàn)階段可靠的應(yīng)用型ROV仍是國(guó)內(nèi)的巨大需求。 二、參考文獻(xiàn) [1] Kim J, Sangrok J, Jong-Won K, JongWon K, TaeWon S：Optimal design of geometric parameters of a four-bar based manipulator for an underwater robotic platform. 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[12] 鐘先友，譚躍剛.水下機(jī)器人動(dòng)密封技術(shù) [J].機(jī)械工程師機(jī)器人技術(shù)，2006：第一期 [13] 陳宗桓，盛堰，胡波.ROV在海洋科學(xué)科考中的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 [J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014：第21期 三、研究?jī)?nèi)容 1． 學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路；主要研究?jī)?nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（或技術(shù)） （1）學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路 1）通過(guò)了解國(guó)內(nèi)外潛水小型ROV的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)目前已有的商業(yè)化的ROV進(jìn)行外形結(jié)構(gòu)的分析和研究。 2）結(jié)合捕捉海星的實(shí)際應(yīng)用情況，考慮相關(guān)的環(huán)境參數(shù)和對(duì)ROV的要求，類(lèi)比進(jìn)行ROV的設(shè)計(jì)。 3）進(jìn)行ROV的設(shè)計(jì)時(shí)，分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如：總體框架、形體、水密方案、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、觀測(cè)和照明系統(tǒng)、機(jī)械手系統(tǒng)等等。提高設(shè)計(jì)的效率，減小設(shè)計(jì)的難度。 3）捕捉海星的機(jī)械手裝置，參考已有成熟的相關(guān)技術(shù)，進(jìn)行改進(jìn)使其適應(yīng)于海星的捕捉，并且運(yùn)用相關(guān)軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。 4）如果各方面條件允許的話，可以進(jìn)行實(shí)物的測(cè)試，或者可以用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬。 （2）主要研究?jī)?nèi)容 0前言 1. 研究綜述 （1） 引言 （2） 水下機(jī)器人分類(lèi) （3） ROV國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 （4） 論文需要完成的工作介紹 2. ROV的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) （1） ROV系統(tǒng)組成 （2） ROV的總體設(shè)計(jì)構(gòu)思 （3） 浮體的設(shè)計(jì) （4） 框架的設(shè)計(jì) （5） 耐壓殼的設(shè)計(jì) （6） 靜密封和動(dòng)密封設(shè)計(jì) 3. ROV的搭載的機(jī)械手和捕獲裝置的設(shè)計(jì) （1） 功能需求分析 （2） 機(jī)械手設(shè)計(jì) （3） 裝載海星籠子設(shè)計(jì) （4） 裝置與ROV互相連接設(shè)計(jì) 4. ROV的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 （1） 機(jī)械結(jié)構(gòu)包括水密耐壓艙的結(jié)構(gòu) （2） 水下推進(jìn)器的設(shè)計(jì) （3） 艙內(nèi)各部分的位置分配 （4） 對(duì)于設(shè)計(jì)的相關(guān)傳動(dòng)軸進(jìn)行校核。 5. ROV與機(jī)械手空間分析 6. 論文總結(jié)與展望 （3）擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（或技術(shù)） 1.ROV工作環(huán)境和相關(guān)技術(shù)要求條件的設(shè)置。 2.ROV相關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其空間分析。 4.密封問(wèn)題。 5.Solidworks進(jìn)行相關(guān)的三維和二維建模，完成圖紙和論文。 2．?dāng)M采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)施方案及可行性分析 1.擬采取的研究方法 （1）文獻(xiàn)研究法。根據(jù)我們的課題，通過(guò)調(diào)查相關(guān)的文獻(xiàn)來(lái)獲取資料，從而全面地、正確地了解掌握小型ROV技術(shù)的歷史發(fā)展和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，可以幫助我們確定研究的課題。 （2）跨學(xué)科研究法。在ROV相關(guān)材料的選擇上，涉及到海洋化學(xué)的知識(shí)；在海星的習(xí)性和特點(diǎn)的問(wèn)題上，涉及到海洋生物的知識(shí)；在ROV框架內(nèi)的相關(guān)電器的應(yīng)用上，涉及到自動(dòng)化電氣專(zhuān)業(yè)。因此，需要我們進(jìn)行跨學(xué)科的研究，以便更快更準(zhǔn)的服務(wù)于我們的課題。 （3）模擬法。通過(guò)Solidworks和Adams等軟件進(jìn)行三維、二維和運(yùn)動(dòng)分析模擬，利于我們總結(jié)歸納，優(yōu)化我們的設(shè)計(jì)。 （4）數(shù)學(xué)方法。在校核強(qiáng)度方面，需要引入數(shù)學(xué)在機(jī)械方面的引用公式，進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。 2.技術(shù)路線 3．實(shí)施方案及可行性分析 水下海星捕獲機(jī)器人裝置由小型ROV潛航器和機(jī)械手及還行裝載裝置組成。首先確定海星的生存環(huán)境，即ROV的工作環(huán)境要求。海星生存的海水平均深度設(shè)為30m，并且貝類(lèi)養(yǎng)殖場(chǎng)的海底相對(duì)平坦。海流的速度低于0.5m/s，并且海水的透光度超過(guò)2.5m。對(duì)于海星來(lái)說(shuō)，它們本身的粘著力很小，也不能快速移動(dòng)，因此經(jīng)常會(huì)借助海流來(lái)移動(dòng)。由于它們數(shù)量巨大，因此會(huì)形成群組式的生存狀態(tài)。 對(duì)于ROV機(jī)器人來(lái)說(shuō)，寬度必須小于700mm，長(zhǎng)度要小于1000mm，高度要小于500mm。另外，為了在沒(méi)有發(fā)射裝置的情況下，2個(gè)人可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，對(duì)于它的重量也有限制，需要低于60kgf（1kgf=9.8N）左右。最小的前進(jìn)速度是1m/s，機(jī)器人平臺(tái)可以在工作區(qū)域內(nèi)保持運(yùn)動(dòng)和方向，避免水下工作中的海流和機(jī)械手的反作用力。 為此，我們采用封閉式的框架，并把ROV整體設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。平臺(tái)使用4個(gè)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器，并且能夠進(jìn)行軸向的旋轉(zhuǎn)，每?jī)蓚€(gè)推進(jìn)器可以同步進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。機(jī)器人平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)6個(gè)自由度的空間運(yùn)動(dòng)。每一個(gè)推進(jìn)器產(chǎn)生的推力小于2.2kgf。 框架可以考慮采用ABS聚合物制造。在框架的基礎(chǔ)上，可以裝備有機(jī)玻璃、螺釘、O型圈進(jìn)行密封。浮體裝在裝置的頂部和底部，可以考慮使用高分子聚丙烯（PP）。平臺(tái)的上面和下面有對(duì)接環(huán)裝置，用來(lái)裝載機(jī)械手或者其他捕獲裝置。整個(gè)機(jī)器人潛航深度應(yīng)小于40m，承受5bar壓力內(nèi)是防水的。 需要2個(gè)直流電源供應(yīng)，2個(gè)直流無(wú)刷電機(jī)，采用錐齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，并且考慮用等速萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行兩個(gè)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器的連接，保證每?jī)蓚€(gè)推進(jìn)器軸向旋轉(zhuǎn)時(shí)的等速性。 機(jī)械手設(shè)計(jì)連桿裝置，考慮連桿的運(yùn)動(dòng)形式，模擬相關(guān)運(yùn)動(dòng)曲線，擇優(yōu)選擇。海星的框架，采用籠式的結(jié)構(gòu)。 本文所研究的內(nèi)容已經(jīng)參閱了大量的學(xué)術(shù)期刊與中外相關(guān)的論文，并在查閱相關(guān)的論文中對(duì)于ROV的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)路線有了一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí)。在今后的研究過(guò)程中，將充分利用學(xué)校圖書(shū)館所提供的寶貴的學(xué)術(shù)資源資料，包括維普科技期刊網(wǎng)、知網(wǎng)等平臺(tái)，不斷更新和補(bǔ)充相關(guān)的知識(shí)，在導(dǎo)師、同學(xué)和研究生學(xué)長(zhǎng)的幫助下，相信會(huì)取得不錯(cuò)的研究成果。 四、論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排 起止時(shí)間 主要內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 2015年3月8日- 2015年3月30日 收集相關(guān)資料，進(jìn)行充分的篩選、論證、比較和分析 文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告及論文的初步構(gòu)想 2015年4月1日- 2015年4月16日 完成ROV模型的搭建，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和相關(guān)的校核，完成主要的設(shè)計(jì)和計(jì)算任務(wù) Solidworks完成三維和總裝二維圖紙，用Adams進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，進(jìn)行計(jì)算校核 2015年4月16日- 2015年5月20日 完成其他的二維圖，完成畢業(yè)論文，并完成最終更改 完成畢業(yè)論文及二維圖 2015年5月20日- 2015年5月底 完成終期答辯 完成最終答辯 五、審核意見(jiàn) 導(dǎo)師意見(jiàn) 導(dǎo)師簽字: 年 月 日 審核小組意見(jiàn) 審核小組成員簽字： 年 月 日 注：1、表格不夠可加附頁(yè)。 2、審核小組應(yīng)至少由三位具有高級(jí)職稱(chēng)的教師組成；必要時(shí)可召集開(kāi)題報(bào)告會(huì)。