| 题名 | 面向USV回收AUV的捕获式回收方法及机构研究 |
| 作者 | 白桂强1,2 |
| 答辩日期 | 2019-05-17 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 谷海涛 |
| 关键词 | 水下自主航行器 水面无人艇 回收 机构 试验验证 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 其他题名 | Research on the capturing recovery method and mechanism for USV recovery AUV |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 英文摘要 | 水下自主航行器（Autonomous Underwater Vehicles，以下简称AUV）持续航行能力有限，需通过回收补给能源以提升其作业能力。传统AUV回收技术具有无法克服的劣势，随着无人水面艇（Unmanned Surface Vehicles，以下简称USV）的发展，面向USV回收与布放AUV技术已经成为整个领域的发展趋势。但是USV回收AUV技术发展尚不成熟，平台间通信及配合等依然存在问题。为了解决上述问题，本文首先提出一种AUV自主回收方法，基于该方法研制一套捕获式回收机构并对该机构进行仿真分析。最后对该回收机构及所提出AUV自主回收方法进行试验验证。本文的主要研究内容和及研究结论如下：（1）本文分析了AUV回收中存在的技术难点，为解决AUV自主回收中存在技术难点，研究并提出一种面向USV回收AUV的方法。基于该方法，对本实验室已有海洋机器人平台进行改造，并设计一种适用于该方法的水下拖曳对接装置。对AUV自主回收流程进行分析，根据AUV与USV相对距离，将整个流程分为GPS导引、声学距离、光学导引三个阶段，对每个阶段的工作过程进行分析和介绍。（2）基于所提出的AUV捕获式自主回收方法进行回收机构建模。首先，分析了机构的总体设计方案。其次，对回收机构主要部分：导向机构、捕获机构、机架及起吊装置等的主要功能进行详细介绍。根据AUV自主回收过程的限制条件进行回收机构参数化建模设计。所设计的回收机构只需改变部分设计参数便可适应不同直径AUV的安装需求。（3）对本文设计的捕获式回收系统及回收机构，使用计算机软件建立虚拟样机进行仿真。首先，利用SolidWorks对机构进行静力学分析，并优化部分结构。利用Adams对AUV与回收缆绳碰撞过程进行动力学仿真，研究导向杆形状及尺寸对于AUV回收过程影响，指导回收机构设计。利用STAR-CCM+对水下拖曳对接装置和AUV进行水动力分析。主要获得以下成果：一是确定了便携式AUV回收机构尺寸范围，确定了导向杆的最优形状；二是研究了回收机构外形对于AUV水动力影响并确定了最优的回收机构外形；三是研究水下拖曳对接装置的受力并发现了其运动规律，此结论可用于指导AUV捕获式自主回收拖曳装置的设计。（4）通过外场试验，验证所设计回收机构的可靠性及回收方法的可行性。在湖上试验中，获得了水下拖曳对接装置深度、横滚角等航行参数，验证了水下拖曳对接装置作为AUV自主回收水下动基座的可行性。通过回收机构试验样机外场试验，验证了该机构的可靠性。最后成功实现AUV自主回收，验证了所提出回收方法的可行性。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 91页 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/25184]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_海洋信息技术装备中心 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 白桂强. 面向USV回收AUV的捕获式回收方法及机构研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2019. |
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