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ROV水下作业仿真系统的研究
| 论文题名： | ROV水下作业仿真系统的研究 |
| 关键词： | 海洋开发;遥控式水下机器人;水下作业;视景仿真技术;数值仿真技术 |
| 摘要： | 海洋是人类发展最有潜力的空间,是生物资源、能源、水资源和金属资源的战略性开发基地,对我国经济与社会发展将产生直接、巨大的支撑作用。随着海洋研究与开发的不断深入,水下机器人成为人们完成各种水下任务的重要辅助工具,其中遥控式水下机器人(ROV)在海洋开发的很多领域都得到了广泛应用。 由于ROV的作业环境是安全性非常差的深海,对于ROV性能要求很高,ROV一旦丢失,损失非常严重。利用数值仿真和视景仿真技术进行ROV水下作业可视化仿真,可以模拟ROV水下作业流程,测试ROV的各项性能指标并对作业方案的可行性进行预评估,能够降低ROV在海上试验的风险,缩短试验周期,节约经济成本。本文就观察型ROV水下作业仿真技术进行了初步研究。 首先,分析了ROV自身及拖缆的受力情况,建立了缆.体系统稳态运动数学模型及其求解方法,并采用集中质量法,通过建立拖缆与ROV间的运动耦合边界条件及动力耦合边界条件,建立了缆.体系统动态数学模型,给出了ROV的六自由度空间运动方程;其次,以某国产开架式ROV为研究对象,基于缆.体耦合系统六自由度空间运动方程,使用四阶龙格库塔方法求解,对ROV进行了运动仿真及操纵性能预报,给出了典型工况下ROV直航运动和回转运动的仿真结果,分析了拖缆与ROV耦合作用对ROV运动性能的影响。 最后,利用Multigen Creator三维模型建模软件,通过层级结构管理和LOD技术,有效的组织部件结构,为ROV和海底地形建立符合视景仿真要求的三维模型;根据ROV运动仿真程序输出的六自由度参数,采用Vega提供的软件环境并利用已经建立ROV模型,生成了水下虚拟视景,完成模型的驱动、碰撞检测与视点切换以及ROV视景仿真界面的开发等,实现了ROV水下作业仿真系统的人机交互。 |
| 作者： | 赵煜森 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 韩端锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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