水下行走平臺(tái)設(shè)計(jì)下位機(jī)部分畢業(yè)論文(存儲(chǔ)版)
【正文】 直流偏置電壓。 //使得尾部的轉(zhuǎn)向舵機(jī)信號(hào)端為高電平 } if(ij) { PWM_level=0。因此優(yōu)先測(cè)量水下溫度參數(shù)，并通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過SRWF1無(wú)線模塊發(fā)送至上位機(jī)，由上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。 DQ = 1。i0。 for (i=8。 }DelayUs2x(25)。Init_DS18B20()。}結(jié)論與建議經(jīng)過最后系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不斷完善，最終本系統(tǒng)順利完成了以 STC89C52單片機(jī)為核心控制單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水下行走平臺(tái)的直線、轉(zhuǎn)向、潛浮等的運(yùn)動(dòng)控制。配重方式建議采用，內(nèi)部負(fù)重的方式。北京:北京航空航天大學(xué)出版社,:78.［11］［J］.機(jī)械與電子,2004,(2):7678致謝在此論文完成之際，首先向我的指導(dǎo)老師龔麗農(nóng)老師致以誠(chéng)摯的感謝，感謝龔老師在課題的研究設(shè)計(jì)過程中給與我極大的支持、寫作以及最后的審查過程中耐心幫我解決遇到的難題。 19[5] 梁建宏,王田苗,魏洪興. 水下仿生機(jī)器魚的研究進(jìn)展I魚類推進(jìn)機(jī)理[B]. 北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所,北京,100083:12.[6]喻俊志,陳爾奎,[J].控制理論與應(yīng)用,2003,20(4):485491. [7] Stommel H. The slocum mission[J]. Oceanography, 1989, 2(1): 2225.[8][D]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006.[9] 聶勇軍, [A]. 廣州:廣州航海高等?？茖W(xué)校輪機(jī)系, 廣東廣州:510725。2. 通過試驗(yàn)對(duì)比出各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，以為進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供參考。t=a+b。 // 跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0x44)。 DQ = 1。 } return(dat)。unsigned char dat = 0。 //單片機(jī)將DQ拉低 DelayUs2x(200)。}。 //加1計(jì)數(shù)器低8位TH0賦初值i++。 //讀入緩沖區(qū)的值 P1= T。 EA=1。有兩種選擇方式：TTL電平接口加RS232接口；或者TTL電平接口加RS485接口。系統(tǒng)各部分軟件設(shè)計(jì) 為了保證無(wú)線模塊傳送距離較遠(yuǎn)且信號(hào)穩(wěn)定，選用SRWF1無(wú)線串口通訊模塊。其中“發(fā)送數(shù)據(jù)”窗口為上位機(jī)發(fā)送至下位機(jī)的數(shù)據(jù)以確保能夠觀察上位機(jī)發(fā)送正確，“接收數(shù)據(jù)”窗口為下位機(jī)在接收到數(shù)據(jù)后再發(fā)送至上位機(jī)，以便于觀察下位機(jī)正常接收到數(shù)據(jù)。1025202510176。此方式是根據(jù)現(xiàn)代潛水艇的工作原理通過吸排水改變水下平臺(tái)密度從而實(shí)現(xiàn)上下浮動(dòng)以及停留在水下某個(gè)位置，采集對(duì)應(yīng)的信息，其工作流程如圖46所示：上位機(jī)發(fā)出潛浮指令吸水下潛排水上浮判斷下潛或上浮下潛上浮圖46氣囊式潛浮工作流程圖測(cè)量得到水下平臺(tái)長(zhǎng)度為40cm，直徑為11cm，氣囊的長(zhǎng)度為14cm，直徑為10cm，則由規(guī)則物體體積公式求得氣囊的體積為： 公式（41）則對(duì)應(yīng)的水的重量為： 公式（42）則在初始階段完全排出空氣時(shí)，忽略氣囊自身體積，氣囊體積減小785cm3，此時(shí)水下平臺(tái)密度不變，當(dāng)氣囊通過齒輪式水泵吸水后密度變大，在配重達(dá)到漂浮在水面的臨界水平條件下，水下平臺(tái)下潛，到達(dá)某個(gè)臨界位置，具體的吸水程度與下潛程度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)如表41所示：表41氣囊式潛浮吸水程度與下潛程度表吸水程度氣囊體積減?。▎挝籧m3）下潛深度（單位cm）續(xù)航時(shí)間（單位min）20%1575304040%31420304060%47150304080%628703040100%785803040注：：，以上數(shù)據(jù)為根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況估測(cè)試驗(yàn)相關(guān)圖片如圖47所示：圖47氣囊式潛浮下潛過程圖。電路原理圖如圖42所示：圖 42 L298N驅(qū)動(dòng)模塊原理圖在完成水下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部分的控制的前提下，需要進(jìn)行對(duì)水下信息的采集，其中最基本的水下環(huán)境的檢測(cè)參數(shù)是溫度，鑒于其他環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)傳感器，例如：PH值，渾濁度，氨基酸，磷含量等成本相對(duì)較高，因此優(yōu)先測(cè)量水下溫度參數(shù)。由于水下阻力較大，因此需要采用大功率電池以保證電源有較大電流輸出，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。圖 210水泵吸水口及排水口圖方案比較:上述方案一中船舵的方式較易安裝和調(diào)試，也可及時(shí)觀察其運(yùn)行過程中狀態(tài)，方案二中的渦輪推動(dòng)的方式作用效果明顯，動(dòng)力充足，但是由于水下平臺(tái)是在水下運(yùn)行，須做好防水方式措施，經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)該方案中需采用大功率特種防水電機(jī)，其成本相對(duì)本設(shè)計(jì)的要求較高，且體積較大。而方案二中使用的NRF2401無(wú)線模塊傳送距離為200米，且須在無(wú)遮擋物的狀態(tài)下，并且對(duì)NRF2401的控制需要8個(gè)I/O，占用的I/O口較多，并且傳輸距離較短信號(hào)較弱，不符合系統(tǒng)水下平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求。方案二采用外部負(fù)重的方式，能夠隨時(shí)改變水下平臺(tái)負(fù)重，從而較方便的改變水下平臺(tái)的密度，以達(dá)到理想漂浮效果。方案三中采用水下平臺(tái)兩側(cè)安裝機(jī)翼的方式能夠改變水下平臺(tái)行進(jìn)角度在助推器的推動(dòng)下能夠完成潛浮的動(dòng)作要求。該方法需要選擇合適的水泵作為吸排水的工具。 在使用的電路設(shè)計(jì)中需要通過光電耦合器進(jìn)行隔離，使其抗干擾能力更強(qiáng)，PWM脈寬可以進(jìn)行平滑調(diào)速，并且可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的不同控制。操作方便，并且可以采用C語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫簡(jiǎn)單，所用的成本非常低，雖然最小系統(tǒng)體積小功能齊全，非常符合此系統(tǒng)水下平臺(tái)設(shè)計(jì)的控制參數(shù)等的要求。主要用于接收采集無(wú)線模塊數(shù)據(jù)指令，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算數(shù)據(jù)處理計(jì)算后得到相應(yīng)的控制參數(shù)，然后發(fā)送至I/O口執(zhí)行相應(yīng)的指令，完成相應(yīng)動(dòng)作，完成水下平臺(tái)運(yùn)動(dòng)要求。包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，穩(wěn)壓電源模塊的設(shè)計(jì)，以及舵機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)，調(diào)試并完成整體性能要求以配合整體機(jī)械結(jié)構(gòu)完成水下行走的目標(biāo)。2004年8月，北京航空航天大學(xué)機(jī)器人所和中科院自動(dòng)化所合作研制出實(shí)用的仿生機(jī)器魚，參加了對(duì)鄭成功古戰(zhàn)船遺址的水下考古探測(cè)[8]。1994年MIT研究組成功研制了世界上第一條真正意義上的仿生金槍魚(Rl0botun ）[2]。其中除了在軍事、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用外，在現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖等行業(yè)也迫切需要水下機(jī)器人來(lái)進(jìn)行水下信息采集和處理。platform通過水下試驗(yàn)，證明本設(shè)計(jì)可以進(jìn)行水中基本移動(dòng)功能。本文進(jìn)行了水下移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。水下行走平臺(tái)；單片機(jī)；舵機(jī)；無(wú)線通訊Underwatersinglechipmicroputer。設(shè)計(jì)水下操作平臺(tái)，可以在水中自主自由行走，通過相應(yīng)的傳感器檢測(cè)水中的各種情況，比如水的溫度、水流速度、PH值、污染物、障礙物、外來(lái)物種、水底地形等，并且能夠特殊水域代替人類在水下作業(yè)，完成特殊的任務(wù)。魚類行為學(xué)家的研究表明，大多數(shù)魚類把身體當(dāng)作推進(jìn)器, 身體左右擺動(dòng)擊水，利用其產(chǎn)生的反作用力使魚體向前推進(jìn)[5]。研究?jī)?nèi)容：1．設(shè)計(jì)水下行走機(jī)械結(jié)構(gòu)。并與上位機(jī)位機(jī)進(jìn)行調(diào)試完成控制代碼及參數(shù)代碼的轉(zhuǎn)換工作。方案比較：方案一中STC89C52系列單片機(jī)是一種8位單片機(jī)，在低端應(yīng)用方面,8位單片機(jī)是滿足絕大多數(shù)的對(duì)象控制要求的最佳選擇。方案一：采用SGS公司的L298N作為渦輪電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)渦輪推動(dòng)水下平臺(tái)行走。因此該系統(tǒng)水下平臺(tái)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊需要選擇方案一作為主要實(shí)施方案。通過機(jī)翼傾斜的角度，在水下平臺(tái)前進(jìn)過程中，由于水的反作用力而下潛。在水下平臺(tái)內(nèi)部填充配重物體，以改變水下平臺(tái)自身密度，從而達(dá)到改變水下平臺(tái)在水中的臨界位置。方案一
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