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《武汉理工大学》 2005年
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水下仿生拱泥机器人及其关键技术研究

张英  
【摘要】:随着航运事业的日益发展,船舶触礁以及船舶间的碰撞等引起的沉船事故也屡屡发生。这些沉船成为名副其实的“水下暗礁”,给来往航行船舶的安全带来很大威胁,也严重降低了航道的通行效率。因此,提高打捞效率,快速清除航道中的沉船,对我国的交通运输和经济发展都具有重要的现实意义。 传统打捞方法主要是以潜水员个人的体能和经验为主的劳动密集型潜水作业。在沉船底部进行穿千斤作业是沉船打捞中的关键工序,目前我国普遍采用手动攻泥器,由潜水员手工操作。由于水底淤泥地质复杂,水下作业环境恶劣,使得水下打洞和穿引千斤缆是一项劳动强度极大、效率低且危险性很高的工作,尤其是在深度较大、地质复杂的海区,难度就更大。因此,沉船打捞业急需研制一种全自动自主作业的水下穿千斤的设备,以部分甚至完全替代潜水员的水下作业。这种自动化作业设备称为拱泥机器人,它是一种新型水下特种机器人,是自主移动机器人领域中的新成员,属于极限作业机器人的范畴。 目前,实现水下穿千斤的自动化作业还是一个世界性难题。对于专门针对水下穿千斤作业、工作在海床或河床以下的淤泥环境之中的拱泥机器人的研究,目前国外尚无相关的研究报道。近年来,国内几所科研院所率先对此进行了一些探索性研究,并提出了几种拱泥机器人的原理方案。 本文在全面总结拱泥机器人最新研究成果的基础上,对水下仿生拱泥机器人及其关键技术展开了深入研究和创新设计。 (1)针对目前拱泥机器人方案研究中所存在的一些工程可行性不足等问题,研究和设计了一种新型水下仿生拱泥机器人原理样机的总体设计方案,并从理论和实验上论证了方案的工程可行性。 (2)将拱泥机器人的复杂运动分解为仿生自律蠕动和姿态调整两类基本运动,统一了机器人自身姿态合成与定位算法,为混合控制模式的实现和机器人运动学分析及仿真模型的建立提供了便利条件。 (3)将尾缆实际进给量作为机器人“准绝对”定位的参数,为机器人构建了两套位姿检测系统及其迭代算法,利用定位测量数据的冗余建立了数据融合算法,有利于提高定位系统的精度和可靠性。 (4)基于液压振动原理,将冲击机构、随动机构和控制机构进行了有机集成,
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:U676.63

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 解明强;仿生拱泥机器人虚拟样机关键技术研究[D];佳木斯大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金峰,蔡鹤皋;数据融合与传感器建模[J];传感器技术;1999年06期
2 王婷杰,施惠昌;一种基于模糊理论的一致性数据融合方法[J];传感器技术;1999年06期
3 王志林,王晓东,王立权,孟庆鑫;一种用于拱泥机器人位姿检测的倾角传感器[J];传感器技术;2000年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨清梅;基于数据融合的拱泥机器人检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 李斌,陈以,韩元杰;模糊证据理论综述[J];兵工自动化;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 曾宪伟;方洋旺;伍友利;王洪强;刘加丛;;一种新的最优制导律[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 马小平;汪永东;樊阳;;模糊证据理论的深入研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 杨晓霞;黄一;;外场标定条件下捷联惯导系统误差状态可观测性分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 胡玉兰;范晓静;;基于D-S证据理论改进方法的目标识别[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 张佑春;王平;张公永;;基于D-S证据理论和神经网络的信息融合方法及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 张亚崇;;容错导航技术及其在INS/GPS/Doppler组合导航系统中的应用研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 朱茵;王军利;;交通管理综合信息融合模型研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 龙建军;吴百海;吴金萍;;基于功能原理的水下潜器模型参数辨识方法与实验估计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘凤鸣;重力梯度辅助导航定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 丁继成;弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 杨亮;仿金枪鱼摆动尾鳍的水动力性能与推进机理研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 何建民;面向网络社区聆听客户声音方法研究[D];合肥工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 年军艳;普适计算下的上下文感知计算若干关键技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
4 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
5 林营;基于小波变换的刑事图像处理研究[D];山东科技大学;2010年
6 焉杰;多传感器时滞系统信息融合及其仿真[D];山东科技大学;2010年
7 张西雅;基于信息融合的汽车防追尾避撞目标识别研究[D];郑州大学;2010年
8 郭凤华;基于卡尔曼滤波的高精度磷酸根离子分析仪的设计[D];郑州大学;2010年
9 裴银肖;贝叶斯博弈信息融合模型及算法的研究和应用[D];郑州大学;2010年
10 李在鹏;半潜式海洋潮流电站系统性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白志富,韩先国,陈五一;基于Lagrange方程三自由度并联机构动力学研究[J];北京航空航天大学学报;2004年01期
2 王雪峰,吕汝信;水下航行体位置指示及打捞、回收新技术研究[J];船舶工程;2002年04期
3 王志林;蠕动爬行式拱泥机器人的位置检测方法[J];传感器技术;2001年01期
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7 余晓流,岑豫皖,潘紫微,吴玉国;并联机器人的理论及应用研究[J];安徽工业大学学报(自然科学版);2003年04期
8 浦士达;赵国财;;应急打捞 重任在肩——交通部上海打捞局黄浦江抢捞“银锄”轮追记[J];航海;2007年02期
9 陈晶;;考虑固结的摩擦型单桩ABAQUS数值模拟[J];河南科学;2010年11期
10 ;Design and Kinematic Analysis of a Novel Humanoid Robot Eye Using Pneumatic Artificial Muscles[J];Journal of Bionic Engineering;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 於益林;;新型水下导向攻泥器研制方案[A];救捞专业委员会2005年学术交流会论文集[C];2005年
2 张洪林;徐志成;孙继刚;;“奥圣65”沉船打捞工程[A];2009年度救捞论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 颜兵兵;拱泥仿生机器人系统设计及其虚拟样机研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
2 杨少波;牛鼻鲼泳动动力学分析与仿生机器鱼研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王难烂;基于ANSYS程序的大型混凝土结构施工仿真[D];武汉理工大学;2002年
2 李燕;仿蚯蚓在土质环境下拱洞机器人的研究[D];西北工业大学;2004年
3 章旭君;仿壁虎机器人的机构设计与仿真[D];南京航空航天大学;2005年
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5 李季;基于虚拟样机技术的小型仿人机器人的设计与研究[D];哈尔滨工业大学;2005年
6 张锦荣;基于虚拟样机技术的四足机器人仿真研究[D];西北工业大学;2007年
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9 季宝锋;两栖多足机器人虚拟样机技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 刘海龙;油气管道水平定向钻穿越大中型河流技术的研究[D];中国地质大学(北京);2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 马玉林,马云辉,李永铜,张英奇,李慧敏;多传感器检测中的数据溶合技术[J];传感器技术;1994年04期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张英,孙虎,胡勇,朱美琪;水下仿生拱泥机器人方案研究[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2005年04期
2 孟庆鑫,魏洪兴,王立权,杨青梅,王岚;基于蠕动原理拱泥机器人方案研究[J];中国造船;2001年01期
3 谢方明;任福君;张岚;张玲;冯彦华;;基于蠕动原理拱泥机器人的力学模型分析[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2006年02期
4 王岚,孟庆鑫,张立勋;拱泥机器人控制策略的研究[J];机床与液压;2003年04期
5 张英;;拱泥机器人的运动分类及控制[J];船海工程;2007年06期
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8 杨清梅,王立权,王岚,孟庆鑫;基于数据融合的拱泥机器人定位方法[J];哈尔滨工程大学学报;2003年04期
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6 李宁;张富刚;古远;张勇;;起吊点的选择对沉船打捞结构强度的影响[A];2009年度救捞论文集[C];2009年
7 周绪强;刘容萄;;风险评估在沉船打捞等工程中的应用[A];2009年度救捞论文集[C];2009年
8 周绪强;刘容萄;;风险评估在沉船打捞等工程中的应用[A];中国科协2009年海峡两岸青年科学家学术活动月——海上污染防治及应急技术研讨会论文集[C];2009年
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10 丛培珊;毕远涛;;“LOK PRAGATI”沉船打捞工程[A];救捞专业委员会2005年学术交流会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 伍木林 李华;金堆子水域排除“水中炸弹”[N];中国交通报;2010年
2 余长江 黄荣华;无主沉船打捞费用该谁“买单”[N];中国交通报;2003年
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4 记者 叶明旻;“瘗鹤铭”28日再次打捞[N];镇江日报;2010年
5 记者 彭燕 孙妍;各司其职 全力配合 做好沉船打捞工作[N];中国交通报;2006年
6 本报记者  桂慧樵;为了碍航水道的畅通[N];中国水运报;2006年
7 王永亮;一起沉船打捞案所彰显的智慧[N];人民法院报;2006年
8 胡富君;“三湘第一吊”首次打捞千吨级沉船[N];中国水运报;2007年
9 特约记者 望作信;绝不让一滴液碱入江[N];中国水运报;2007年
10 万霞;海底沉船 谁捞就是谁的?[N];中国文化报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 张英;水下仿生拱泥机器人及其关键技术研究[D];武汉理工大学;2005年
2 杨清梅;基于数据融合的拱泥机器人检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
3 王岚;拱泥机器人的控制系统及路径规划研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
4 颜兵兵;拱泥仿生机器人系统设计及其虚拟样机研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 孟凡立;新公共管理理论视角下江苏省内河沉船打捞管理研究[D];大连海事大学;2011年
2 聂亮冰;南海Ⅰ号打捞工程方案选优与实施控制[D];华南理工大学;2010年
3 李燕;仿蚯蚓在土质环境下拱洞机器人的研究[D];西北工业大学;2004年
4 谢方明;基于蠕动原理仿生拱泥机器人虚拟样机制作研究[D];哈尔滨理工大学;2006年
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