水下遥控机器人rov本体设计(附件)【字数：16847】
摘 要ROV（Remotely Operated Vehicle ）全称有缆遥控水下机器人，简称水下遥控机器人。其作为水下机器人的一种，在海洋开发、利用、发展等方面发挥着重要的作用，蕴含巨大发展空间。本文从ROV本体结构方面对其进行了研究。在结构方面，本文研究的ROV的本体结构采用开架式，这样能够方便拆卸组装，为后期的维护维修、改造升级提供了便利条件。同时，本文以模块式为工作方式对本体的各个配件进行了系统研究将ROV本体设计分为三个系统九大模块。三个系统框架系统、运动系统、作业系统；九大模块本体框架模块、轮组模块、浮体模块、耐压电子舱模块、照明模块、机械作业模块、影像采集模块、水翼模块、推进器模块。文章系统介绍了约15个零部件的设计思路，每个模块都涉及到。其中，设计较简单的有框架侧板、U型提手、轮组等，结构比较复杂的有推进器、机械手等。文章最后基于SolidWorks simulation(有限元数值仿真软件）对本体框架模块、耐压电子舱模块进行强度分析，分析内容包括应力、形变、应变三项，从而对材料的选取以及样机的装配提供理论上的指导。关键词ROV;结构设计；建模；强度分析
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 选题意义 2
1.3 水下遥控机器人ROV的发展与研究现状 2
1.3.1 国外水下遥控机器人ROV的发展与研究现状 3
1.3.2 国内水下遥控机器人ROV的发展与研究现状 4
1.4 水下遥控机器人ROV本体的发展与研究现状 5
第二章 ROV本体框架系统结构设计 7
2.1 Solidworks软件介绍 7
2.2 本体框架模块设计 7
2.2.1 材料选取 8
2.2.2 框架侧板模型设计 8
2.2.3 横梁模型设计 9
2.2.4 U形提手模型设计 10
2.2.5 铝合金提手模型设计 11
2.2.6 水翼支撑板模型设计 12
2.3 浮体模块设计 13
2.4 本章小结 14
第三章 ROV本体运动系统结构设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
计 15
3.1 轮组模块设计 15
3.1.1 材料选择 15
3.1.2 车轮模型设计 16
3.1.3 轮组固定座模型设计 16
3.2 水翼模块设计 17
3.2.1 材料选择 18
3.2.2 尾翼模型设计 18
3.2.3 尾翼扣件模型设计 19
3.3 推进器模块设计 19
3.4 本章小结 23
第四章ROV本体作业系统结构设计 24
4.1 耐压电子舱模块设计 24
4.1.1 耐压舱体模型设计 24
4.1.2 耐压舱端盖模型设计 25
4.2 照明模块设计 26
4.3 影像采集模块 28
4.4 机械作业模块 29
4.5 ROV本体虚拟装配 29
4.6 本章小结 31
第五章ROV本体框架模块强度分析 32
5.1 工况1水平静置 32
5.2 工况2垂直悬吊 34
5.3 工况3水下潜航 35
5.4 本章总结 36
第六章ROV耐压电子舱模块强度分析 37
6.1 数学分析 37
6.2 仿真分析 37
6.3 本章小结 38
总结与展望 40
致 谢 41
参考文献 42
第一章 绪论
1.1 研究背景
从浩瀚的宇宙看去，地球更像是一颗蔚蓝“水球”地球的海洋面积三亿六七万平方公里，大约是陆地面积的三倍。目前，许多国家已经将海洋的研究提上了重要的议程，当然，中国也不例外。“向海洋进军”的原因无非是看中了其丰富的资源[1]。
首先，海洋有着富饶的生物资源。海洋是生命的起源地，其孕育着地球上80%生物资源。海洋中的生物多达69纲，20多万种，其中动物18多万种（仅鱼类就达到了2.5万种），在不破坏水产资源的条件下，每年最多可提供30亿吨的水产品，但是目前已利用的不过一亿吨，不足总产量的2%，还有许多种类的可食资源有待开发。同时，在6000m以下的大洋底部仍然有生命存在，这种在极端条件下的生命，格外受到生物学家的重视。
其次，在海洋中蕴含着丰富的矿物资源[2]。就拿与生活密不可分的石油资源来说，石油资源1350亿吨，如果包含天然气折算石油储量在内，则全球大陆浅海区的石油储量可达到2400亿吨，占到陆地石油资源总量的一半。当然，这只是浅海区域的石油资源，海洋深处的石油资源还有待开发。由此可见，海洋中的矿产资源格外丰富。
最后，海洋也是人类的大药库。我国古典药籍《本草纲目》《神农本草经》都有关于海洋药物的记载。近年来，为了防治癌症、艾滋病等疑难杂症，世界各国的药物学家们已经开始了“向海洋问药”。我国山东沿海地区的近20家企业从事30余项海洋药物研究生产，年产值近5亿。
由此可见，对海洋的研究、开发和利用有着十分重要的战略意义，其不仅与民众的生产生活密不可分，而且关系到一个国家的经济发展，进而影响其国际地位。水下机器人便在此背景下应运而生。
1.2 选题意义
作为人类探索、开发海洋助手的水下遥控机器人是多种现代高技术及其系统集成的产物。ROV作为水下机器人最常见的一种类型，对于我国海洋产业、海洋开发和海洋高科技具有具有特殊的意义[3]。发展水下遥控机器人ROV，并将其作为海洋战略的制高点，对提升我国海洋重大装备水平，为海洋支柱产业和新兴产业提供成套技术与先进装备，为国家海洋战略创造有利条件与国际竞争力，将发挥直接、巨大的支撑作用。
而ROV的本体设计程序复杂而又在整个ROV系统对的开发研究过程中占有举足轻重的地位。由于海洋深处工作环境的复杂性、不可预测性，ROV一旦出现故障，不仅无法完成水下作业任务，而且机器人本身有时也无法回收，损失巨大。因此ROV本体的密封性、耐压性设计显得十分关键[5]。除此之外，ROV在进行水下作业任务时，需要机械手和照明灯的相互配合。所以，在本体设计中，这两者的布置、性能直接决定着作业任务完成的质量。由此，ROV本体设计十分关键。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 选题意义 2
1.3 水下遥控机器人ROV的发展与研究现状 2
1.3.1 国外水下遥控机器人ROV的发展与研究现状 3
1.3.2 国内水下遥控机器人ROV的发展与研究现状 4
1.4 水下遥控机器人ROV本体的发展与研究现状 5
第二章 ROV本体框架系统结构设计 7
2.1 Solidworks软件介绍 7
2.2 本体框架模块设计 7
2.2.1 材料选取 8
2.2.2 框架侧板模型设计 8
2.2.3 横梁模型设计 9
2.2.4 U形提手模型设计 10
2.2.5 铝合金提手模型设计 11
2.2.6 水翼支撑板模型设计 12
2.3 浮体模块设计 13
2.4 本章小结 14
第三章 ROV本体运动系统结构设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
计 15
3.1 轮组模块设计 15
3.1.1 材料选择 15
3.1.2 车轮模型设计 16
3.1.3 轮组固定座模型设计 16
3.2 水翼模块设计 17
3.2.1 材料选择 18
3.2.2 尾翼模型设计 18
3.2.3 尾翼扣件模型设计 19
3.3 推进器模块设计 19
3.4 本章小结 23
第四章ROV本体作业系统结构设计 24
4.1 耐压电子舱模块设计 24
4.1.1 耐压舱体模型设计 24
4.1.2 耐压舱端盖模型设计 25
4.2 照明模块设计 26
4.3 影像采集模块 28
4.4 机械作业模块 29
4.5 ROV本体虚拟装配 29
4.6 本章小结 31
第五章ROV本体框架模块强度分析 32
5.1 工况1水平静置 32
5.2 工况2垂直悬吊 34
5.3 工况3水下潜航 35
5.4 本章总结 36
第六章ROV耐压电子舱模块强度分析 37
6.1 数学分析 37
6.2 仿真分析 37
6.3 本章小结 38
总结与展望 40
致 谢 41
参考文献 42
第一章 绪论
1.1 研究背景
从浩瀚的宇宙看去，地球更像是一颗蔚蓝“水球”地球的海洋面积三亿六七万平方公里，大约是陆地面积的三倍。目前，许多国家已经将海洋的研究提上了重要的议程，当然，中国也不例外。“向海洋进军”的原因无非是看中了其丰富的资源[1]。
首先，海洋有着富饶的生物资源。海洋是生命的起源地，其孕育着地球上80%生物资源。海洋中的生物多达69纲，20多万种，其中动物18多万种（仅鱼类就达到了2.5万种），在不破坏水产资源的条件下，每年最多可提供30亿吨的水产品，但是目前已利用的不过一亿吨，不足总产量的2%，还有许多种类的可食资源有待开发。同时，在6000m以下的大洋底部仍然有生命存在，这种在极端条件下的生命，格外受到生物学家的重视。
其次，在海洋中蕴含着丰富的矿物资源[2]。就拿与生活密不可分的石油资源来说，石油资源1350亿吨，如果包含天然气折算石油储量在内，则全球大陆浅海区的石油储量可达到2400亿吨，占到陆地石油资源总量的一半。当然，这只是浅海区域的石油资源，海洋深处的石油资源还有待开发。由此可见，海洋中的矿产资源格外丰富。
最后，海洋也是人类的大药库。我国古典药籍《本草纲目》《神农本草经》都有关于海洋药物的记载。近年来，为了防治癌症、艾滋病等疑难杂症，世界各国的药物学家们已经开始了“向海洋问药”。我国山东沿海地区的近20家企业从事30余项海洋药物研究生产，年产值近5亿。
由此可见，对海洋的研究、开发和利用有着十分重要的战略意义，其不仅与民众的生产生活密不可分，而且关系到一个国家的经济发展，进而影响其国际地位。水下机器人便在此背景下应运而生。
1.2 选题意义
作为人类探索、开发海洋助手的水下遥控机器人是多种现代高技术及其系统集成的产物。ROV作为水下机器人最常见的一种类型，对于我国海洋产业、海洋开发和海洋高科技具有具有特殊的意义[3]。发展水下遥控机器人ROV，并将其作为海洋战略的制高点，对提升我国海洋重大装备水平，为海洋支柱产业和新兴产业提供成套技术与先进装备，为国家海洋战略创造有利条件与国际竞争力，将发挥直接、巨大的支撑作用。
而ROV的本体设计程序复杂而又在整个ROV系统对的开发研究过程中占有举足轻重的地位。由于海洋深处工作环境的复杂性、不可预测性，ROV一旦出现故障，不仅无法完成水下作业任务，而且机器人本身有时也无法回收，损失巨大。因此ROV本体的密封性、耐压性设计显得十分关键[5]。除此之外，ROV在进行水下作业任务时，需要机械手和照明灯的相互配合。所以，在本体设计中，这两者的布置、性能直接决定着作业任务完成的质量。由此，ROV本体设计十分关键。
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