| 【中文题名】 | 移动式视频监测装置的设计与运动控制的研究 |
| 【英文题名】 | Research on Design and Control of Small-scaled Underwater Creeping Robot for Video Inspection |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-10 |
| 【中关键词】 | 水下机器人,远程控制,密封,轮式移动机器人（WMR）,脉宽调速（PWM）,直流伺服电机 |
| 【英关键词】 | submarine robot,control of long-distance,seal WMR,PWM,nonttolonomic constraint,DC servo-motor,motion contro, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人> |
| 【论文摘要】 |
目前水下小型爬行检测机器人已经成为各国研究的热点。在核电厂停堆换料大修期间，要对反应堆压力容器上部燃料组件上的定位销进行检查，但由于其与换料堆地板的间距狭窄无法实施人工检查；进行装卸时又会不可避免地掉入换料水池一些异物，这些异物对核电厂的安全运行构成重大的隐患，必须要及时检查发现并予以清除；在现代工农业、石油、化学、核工业等领域大量使用管道，经过长期使用，它们会出现裂纹、腐蚀、堵塞等故障，必须对这些管道进行定期检测和维修；在水下养殖、考古、探矿、航运及水下工程监测等一些危险的场合或人不方便检查的场合，远程小型爬行视频检查机器人也有广阔的应用空间。但就目前来说国内相关水下爬行机器人由于体积还比较大，无法在较小管道中工作，而随着国内核电工业的发展，将会新建大量的核电站，而由于其反应堆空间狭小以及核辐射，使得以往采用的人工检查清理的方法所遇到的问题越来越多。因此研制出在特殊环境中进行检查作业并具备在大型容器与管道内、换料水池内及压力壳底部等区域的异物取出能力的水下小型爬行机器人具有十分重要的意义。
本文提出了一种新型水下小型爬行视频检测机器人的设计方案，重点解决了结构设计中有关密封方式、电机驱动选... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
3-4 |
|
Abstract |
4-8 |
|
第一章 绪论 |
8-14 |
|
1.1 机器人技术概述 |
8-9 |
|
1.2 目前研究热点及发展趋势 |
9-10 |
|
1.3 本课题的来源与研究内容 |
10-14 |
|
1.3.1 移动式视频监测机器人课题来源及其研制现状 |
10-12 |
|
1.3.2 本课题水下小型移动式视频监测机器人研制要求与应用价值 |
12-14 |
|
第二章 移动机器人的体系结构 |
14-24 |
|
2.1 机械结构 |
14-20 |
|
2.1.1 系统组成与工作原理 |
15 |
|
2.1.2 摄像头俯仰装置 |
15-17 |
|
2.1.3 驱动方式的选用 |
17 |
|
2.1.4 能源供给方式的选用 |
17-18 |
|
2.1.5 密封方式的选用 |
18-19 |
|
2.1.6 电机功率的计算与电机选型 |
19-20 |
|
2.2 电气结构 |
20-24 |
|
2.2.1 电源 |
20 |
|
2.2.2 传感器 |
20-21 |
|
2.2.3 控制电路 |
21 |
|
2.2.4 直流伺服机构 |
21-24 |
|
第三章 机器人控制系统设计 |
24-46 |
|
3.1 控制系统结构 |
24-29 |
|
3.1.1 直流伺服电动机的数学模型 |
25-27 |
|
3.1.2 直流电动机速度与转矩的关系 |
27-28 |
|
3.1.3 系统模型 |
28-29 |
|
3.2 控制方案选择 |
29-31 |
|
3.2.1 爬行式移动机器人运动控制要求 |
29-30 |
|
3.2.2 控制算法的选择 |
30-31 |
|
3.3 AT90S8515控制器介绍 |
31-34 |
|
3.3.1 AT90S8515的体系结构 |
32-33 |
|
3.3.2 串行通讯接口 |
33-34 |
|
3.4 硬件设计 |
34-41 |
|
3.4.1 LECSOE光电编码器及测速 |
34-38 |
|
3.4.2 功率驱动模块 |
38-40 |
|
3.4.3 RS232通讯接口设计及协议 |
40-41 |
|
3.5 信号传输处理方案 |
41-42 |
|
3.6 电路设计与调试中的一些问题 |
42-46 |
|
3.6.1 PWM设计中的相关问题 |
42-44 |
|
3.6.2 硬件设计与调试中的相关问题 |
44-46 |
|
第四章 基于模糊PID控制的跟踪控制和运动控制 |
46-59 |
|
4.1 PID控制 |
46-49 |
|
4.1.1 PID参数的选择 |
47-49 |
|
4.2 模糊PID控制器 |
49-54 |
|
4.2.1 PID参数整定原则 |
50-52 |
|
4.2.2 模糊PID算法 |
52-53 |
|
4.2.3 一般PID与模糊PID算法的仿真比较 |
53-54 |
|
4.3 WMR的控制分析 |
54-59 |
|
4.3.1 跟踪控制 |
54-56 |
|
4.3.2 运动控制 |
56-57 |
|
4.3.3 抗干扰及测量和定位误差等控制问题 |
57-59 |
|
总结与展望 |
59-61 |
|
致谢 |
61-62 |
|
参考文献 |
62-64 |
|
附录 |
64-67 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385494 |
