自走式攻泥器国内外研究现状
时间:2017-03-04 14:27 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 二十一世纪是开发海洋的世纪, 随着开发海洋的需要及技术的进步, 适应各种需要的水下机器人将会得到更大的发展[4]。世界各国对潜水器参与打捞的研制和开发都十分重视，美国、日本以及挪威等国家在此领域已经走在了世界的前面[5,6] 。其潜水器及水下智能机器人的研制已经能够到达海洋各个不同深度，在深海环境下也已具有打捞能力。我国潜水器研制的主要目的就是三级援潜救生, 同时, 兼顾海洋油气开发的需要[7]。近十年来，国内的科研机构在此方面也有一些突破。如中科院沈阳自动化研究所开发的海潜一号水下机器人，在深海作业时可有效替代潜水员，节省大量的设备和人工费用。这些研究成果对研究开发水下仿生攻泥器都具有一定的参考价值。然而，目前的水下机器人都工作在水下淤泥之上的“水”环境中，而且大多都不是直接针对沉船打捞中穿千斤作业而开发的。本文所研究的水下仿生攻泥机器人则工作在水下淤泥之中的“泥土”环境中，而且直接针对沉船打捞中穿千斤作业而开发。哈尔滨工业大学对攻泥机器人的原理方案也进行了探索研究，但提出的稳固装置有一定缺陷。由于这方面的研究国内外尚无成功的经验可以借鉴，故开展这方面的研究具有开创性的理论意义与重大的实用价值。6278 针对这种情况.我国自50年代以来就进行了这方面的尝试.提出了几种方法并进行了试验.如火箭攻泥机械挖沟并钻掘自治式爬行拱泥机器人等.但由于一些关键技术没有解决.至今尚未突破。尽管如此.海军防救部门和地方防救部门仍在继续努力.国内一些研究单位也在进行着不懈的探索.且提出了不少的方案.如中国科学院沈阳自动化研究所提出了水下蠕动爬行攻泥机器人的方案.哈尔滨工程大学提出了蠕动爬行拱泥机器人的思路，国外已成功研制陆地定向非开挖设备.如气动矛定向钻等。但国内海底爬行攻泥机器人，尚未见到报道。 水下攻泥机器人是中国科学院沈阳自动化研究所正在开发的一种新型水下机器人，主要用于沉船的打捞作业攻泥机构是水下攻泥机器人的关键部位，通过它在海底土中的蠕动式直行攻泥和转向攻泥完成沉船打捞过程中攻打千斤洞并带缆绳的作业[8]。泥土环境比较复杂，对机器的要求也比较高。此设计为一种模仿蚯蚓在泥土中能钻土并蠕动行进生物机理的攻泥器。它能在人的监控下，沿指定的方向，按预设的路线，以非挖掘排土，用冲击挤压攻入水下泥土并蠕动前进的方式，拖动千斤引绳横穿沉船底部。这种设备在前进中遇到不可穿越的障碍物时，且能后退并绕行或退出，且能反复使用。它主要由攻泥器、导入架、以及检测控制系统等几部分组成。 3.1 攻泥器 自走式攻泥器的运动进行机理，可以是攻泥器在泥土环境中按预定轨迹从船底底部一侧钻入，再从另一侧出，并随时根据检测到的方位和位置信息调整运动方向和运动姿态，最终完成穿引千斤的作业任务。它主要由三部分组成，第一部分为头部——攻泥头；第二部分为中部——运动行走结构，可分为轮式行走结构、腿式行走机构、仿生蠕动机构，节与节之间有方向调节器，可在一定范围内形成任意弯曲的“柔性躯体”；第三部分为尾部——组合缆接口。 3.1.1 攻泥头部分 攻泥头的作用是在攻泥器的前方冲出一段孔洞。攻泥机前方土壤的破坏可分为三个阶段。 （1）直线变形阶段。即压密阶段，当攻泥头对土壤的压载小于临塑荷载时，土被压实攻泥头静止。 （2）局部剪裂阶段。当攻泥头对土壤的压载大于临塑荷载而小于土壤的极限承载力时，土壤出现塑性变形随着压力的增大塑性变形区逐渐扩大，攻泥头开始前进。 (责任编辑：qin) |