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標題: AUV跨學科研究——回22大俠，期待指教 [打印本頁]
作者: 舟航 時間: 2011-4-21 23:07
標題: AUV跨學科研究——回22大俠，期待指教
本帖最后由 舟航 于 2011-4-21 23:39 編輯
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申明：本帖有關圖片及有關AUV的內容均來源以下文檔，文中不再說明。Bernhard Gerl ，Diploma Thesis / Diplomarbeit. Technische Universität München
Fakultät für Maschinenwesen TheUniversity of Western Australia School of Electrical, Electronic and ComputerEngineering. Development of an Autonomous Underwater Vehicle in anInterdisciplinary Context.2006
匆匆看完22大俠發的文檔，由于專業和外文水平有限，帖子的說法肯定存在諸多不妥，敬請拍磚。
這篇論文是高校競賽產品背景下產生的，類似于俺們讀書時參加的機器人大賽、機械創新大賽等等，俺個人認為，水平有一定的局限。當然西澳國際認可，比俺們學校強很多。
前4章基本都是談機電系統產品的設計方法問題。對于俺們的參考價值可以說沒有，也可以說很大，俺周圍的家伙都是不注重文檔、不注重設計方法的家伙，但用過歐美產品的哥們都有體會，歐美特別注重文檔、注重方法。
從第5章開始討論AUV的設計。首先是分析AUV的物理性質，含工況參數的分析。然后再依照環境的需求，來確認關鍵零部件及整體設計。同時還得考慮到成本、實施難易程度等。本論文提到的產品，受到成本的很大限制。
由于機電系統產品的跨學科，比較復雜。任務的分配及跨學科之間的交流就顯得很重要。
對于一個機電系統產品來講，主要分3大塊。即機、電、軟。這和俺現在做的工作其實挺像。
還是那句話：機械是胚子，電子電路是肌肉神經、軟件是靈魂。本文主要在原有AUV的基礎上的改造，在USAL潛艇中間加上一部分，以適用于高校競賽。
具體一些細節，看俺的筆記（附錄：AUV跨學科研究，機電一體化系統設計之筆記）。哈哈
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作者: 舟航 時間: 2011-4-21 23:07
本帖最后由 舟航 于 2011-4-21 23:17 編輯 6 M I+ m6 |6 m# W8 L0 F
* P6 k& d( @: q/ D2 u附錄：AUV跨學科研究，機電一體化系統設計之筆記
機電學這詞是日本工程師KoKikuchi1969年發明的。一個產品集電子學、信息科學、機械學、電力學等一身。
看圖2.1-2：基礎系統還是機械結構，也就是俺說的胚子，這個玩不好，沒招。然后分兩路：傳感器和執行器。前者采集系統的狀態，并由信息處理系統處理成數字信號，然后再由處理系統發出數字信號并轉換成模擬信號來驅動執行器的動作，如此反復的一個動作循環系統。
機電一體化系統逐步取代機械系統。優點就不討論了。這里必須提到的一點就是跨學科的協作問題。
機器人學和機電學的區別：裝配線的上的機械手，步行或輪式移動的機器人能稱為機電系統。其執行器和傳感器的使用是機電系統的典型應用。機器人是機電產品的一個子集。機電系統產品重要部分為信息處理單元，即基于傳感器的信號來控制執行器。
機電產品復雜五方面，也有其他的分類。
數值復雜
關系/結構復雜
變量復雜：一個模塊適用不同型號的產品
學科復雜：多學科交叉
組織復雜：任務分配
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跨學科的交流：術語的理解，表達語言的差異，解決問題的方法。
5 E6 V7 B2 ?2 J2 d" P7 I9 N6 I設計的過程模型(Pahl&Beitz):
任務說明：收集需求，需求清單
概念設計：發現問題，設計功能
具體設計：產品布局、形狀等確定
細節設計：各零部件性能，材料選型、畫圖、產品文檔等
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Eyebot控制器:
C和匯編直接編程
采集傳感器的模擬量數字量信號
模擬量數字量信號輸出給執行器
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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y" A# H% ?/ A$ y* C# G3畢業生搞的Mako，1.5m，35Kg。2個PVC殼，保護電氣件，控制器，迷你PC等，安裝在鋁架上。4個螺旋槳推進器分別安裝在前后和左右兩側，聲納傳感器測量離墻面和地面的距離。參加學校競賽，泳池，達到5m。
2 {0 u/ z+ }; wUSAL潛艇：Mako缺點是膨松和重量重，參加各種國際比賽不現實，太昂貴。所以要做第二代更小更輕的AUV。由于銷售不成功，USAL公司已經不存在了。改造它來參加自動水下競賽。任務列表等，由于作者專業在機械方面，其他控制或通訊軟件等均用現成的或簡化功能。
& i0 \" R' r- }9 n+ KAUV的應用：
" x4 Z% Y6 {# p6 F/ Z5 K; g海底地圖
地址采樣
長期監測
潛艇板外傳感
水礦尋找和處理
船體監測
核電廠視察
水下電纜檢查
, H% i W9 ~: G: uAUV形式：見圖5.2-1，7種。幾個推進劑幾個方向舵的問題。其中第5種流體阻力小，常用于商業的AUV。
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5.3AUV的物理性質
1、坐標系
2、浮力、穩定性
3、壓力，33頁第1行，106 Pa后面是否應該是10atm？每10m增加1個大氣壓。競賽不要求深于5m。
4、阻力，和海水密度、AUV動作速度、面積及阻力系數有關。對于復雜形狀的AUV，面積和阻力系數不能通過表查出，需要通過實驗或數值分析工具得出。和速度成平方的關系，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當量。
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6、功能結構
6.1 機電系統功能建立功能模型的動機
6.2 AUV功能結構的發展
相當于任務的劃分。
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7、概念設計
對比Mako-AUV和USAL-潛艇。后者體積小，低能耗。通過比較，改變原設計，綜合Mako-AUV的優點，在USAL中間加一部件，支持升沉運動，并可安裝一些附加傳感器等，但沒有改變原有船體。5種演變模式，經過評估，第3種得分最高。
7.3 執行機構
控制方向舵用伺服電機：標準5V伺服電機，需要減速箱，方向舵正負30°工作。
船尾螺旋槳用電動機：12V，電動機通過功放板來驅動，有兩路信號，一路速度，一路方向。
升沉螺旋槳用電動機：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（風速）傳感器
陀螺儀
傾角器
皮托管
機電海流計
聲學多普勒傳感器
加速度計，IMU慣性測量裝置
, V' E |; F( H" }, O7 ]1 g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），關于測量范圍的討論，盲區怎么處理，怎么得到大范圍的PSD.范圍大的一般是模擬量的，需要數模轉換裝置。
7.4.2.3 數字式羅盤：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+鼠標的方案能實現，則速度傳感器沒有必要了。
7.4.2.5 加速計：和速度傳感器的信號來共同計算AUV的速度和位置。
7.5 更多的電氣件
7.5.1照相機
7.5.2 電池：驅動控制器和執行器，便宜的鉛酸電池
7.5.3 藍牙通訊：更新程序、發送傳感器數據、遠程控制。30CM以內
7.5.4 紅外傳感器：通過它可以通過標準電視遙控來控制AUV控制器
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8 特定領域設計
8.1 機械設計
8.1.1 概括：體現設計：清楚、簡單、安全和其他
8.1.2 AUV的機械設計：在確定了傳感器、執行器、電池、控制器等后，開始機械設計。
要求：
整重接近浮力
質心居中，在電機的中軸線
質心盡可能低
體積中心在電機中軸線
升沉運動時的摩擦力合力應該在中間
8.2 電子設計
8．2.1 概括：
8.2．2 AUV的電子設計
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圍繞著核心Eyebot控制器。
8.3 軟件設計
8.3.1 概括：機電基礎做的越穩定，軟件可以做的越簡單
8.3.2 AUV的軟件：對每個真實組件建立軟件類，每個類里做些算法。類構成了實現C++面向對象程序設計的基礎。
9 總結
設計方法在跨學科的使用？
接下來的工作。
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作者: 舟航 時間: 2011-4-21 23:16
5 B( ?8 H- w i8 g& P# ]
作者: 2266998 時間: 2011-4-22 09:25
這是一篇入門級的文章，不很長，只有完全讀懂這些東西，才能再讀其它東西，讀文章，一定是先讀這些，上來就讀計算公式，是讀不下去的，) Z$ ?" z6 n) ?1 } Q2 X8 s
大蝦自己認為讀懂了多少？
7 i$ I$ B8 L i D所謂讀懂了，就是把這個東西合上，假如人家問你3個問題，是否可以用自己的語言描述一下。特別是原理與電路部分。
作者: andyany 時間: 2011-4-22 10:08
本帖最后由 andyany 于 2011-4-22 15:24 編輯
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5 t% x4 U) M) `# m/ f& ^舟版給力，998大俠的提問更給力。搬個板凳等聽。。。
作者: 曉昀 時間: 2011-4-22 10:14
有998老師引導讀書，慢慢你也成為大師了
作者: leftwall 時間: 2011-4-22 20:08
『Eyebot控制器:8 Z- r8 D9 V! P# r% U% ^- A5 X- j
, l8 V" h& H: X8 nC和匯編直接編程』
7 t0 J7 u! ^. lX，還用匯編，都是神人啊
作者: leftwall 時間: 2011-4-22 20:40
外國的紀錄片發現還是比較有內容的
1 q7 m) q @& x. C2 R剛才在看《偉大工程巡禮-超級潛艇》，里面提到UUV（無人水下航行器，包括AUV），提及的型號是用來排水雷的，大概也就3米左右，造價50萬美刀，果然不是一般人玩兒的
作者: buttnofly 時間: 2011-4-23 13:23
leftwall 發表于 2011-4-22 20:40 
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外國的紀錄片發現還是比較有內容的% N" ~& p& n6 v
剛才在看《偉大工程巡禮-超級潛艇》，里面提到UUV（無人水下航行器，包 ...
這個系列很多偉大的工程，可以學習一下。沙中取油那個不錯，不知道中國有沒有搞。7 d6 e7 g, P0 @1 a! c a+ t
作者: chenqi0766 時間: 2011-4-25 13:49
貌似不是很懂，尷尬。。！~哈哈
作者: happqiwei 時間: 2011-4-26 15:20
我不是貌似不是很懂，就是不懂。尷尬。。！~哈哈
作者: andyany 時間: 2011-4-26 15:27
學生躍躍欲試，還未見老師提問。
作者: zgxxmu 時間: 2011-4-26 19:52
著實費力呀 學習學習
作者: 南部 時間: 2012-3-25 21:31
找到組織了哇{:soso_e152:}
作者: Frankdechao 時間: 2012-3-28 14:48
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