本帖最后由 舟航 于 2011-4-21 23:17 编辑 8 V9 O7 T* q6 l+ _' Y3 l0 W
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附录：AUV跨学科研究，机电一体化系统设计之笔记 机电学这词是日本工程师KoKikuchi1969年发明的。一个产品集电子学、信息科学、机械学、电力学等一身。 看图2.1-2：基础系统还是机械结构，也就是俺说的胚子，这个玩不好，没招。然后分两路：传感器和执行器。前者采集系统的状态，并由信息处理系统处理成数字信号，然后再由处理系统发出数字信号并转换成模拟信号来驱动执行器的动作，如此反复的一个动作循环系统。 机电一体化系统逐步取代机械系统。优点就不讨论了。这里必须提到的一点就是跨学科的协作问题。 机器人学和机电学的区别：装配线的上的机械手，步行或轮式移动的机器人能称为机电系统。其执行器和传感器的使用是机电系统的典型应用。机器人是机电产品的一个子集。机电系统产品重要部分为信息处理单元，即基于传感器的信号来控制执行器。 机电产品复杂五方面，也有其他的分类。 数值复杂 关系/结构复杂 变量复杂：一个模块适用不同型号的产品 学科复杂：多学科交叉 组织复杂：任务分配 ( D( m1 p) R; \" G% m! |
跨学科的交流：术语的理解，表达语言的差异，解决问题的方法。
# M5 X/ {7 m) n) Q设计的过程模型(Pahl&Beitz): 任务说明：收集需求，需求清单 概念设计：发现问题，设计功能 具体设计：产品布局、形状等确定 细节设计：各零部件性能，材料选型、画图、产品文档等 ; N5 b) x4 M4 q7 u$ i( u& V7 H
Eyebot控制器: C和汇编直接编程 采集传感器的模拟量数字量信号 模拟量数字量信号输出给执行器 液晶显示器 支持PC上C++编程，串口上传 控制器BIOS的具体功能能直接简单的编程 4 J# N/ \& y) |" G2 x. V" |1 x
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3毕业生搞的Mako，1.5m，35Kg。2个PVC壳，保护电气件，控制器，迷你PC等，安装在铝架上。4个螺旋桨推进器分别安装在前后和左右两侧，声纳传感器测量离墙面和地面的距离。参加学校竞赛，泳池，达到5m。
) ^% E: f$ x$ S! S4 H" _0 `USAL潜艇：Mako缺点是膨松和重量重，参加各种国际比赛不现实，太昂贵。所以要做第二代更小更轻的AUV。由于销售不成功，USAL公司已经不存在了。改造它来参加自动水下竞赛。任务列表等，由于作者专业在机械方面，其他控制或通讯软件等均用现成的或简化功能。
$ O6 T% x) P3 g$ F8 L- }7 iAUV的应用： # z. H: _! f" q- @
海底地图 地址采样 长期监测 潜艇板外传感 水矿寻找和处理 船体监测 核电厂视察 水下电缆检查 4 D* _ A7 P, |8 {% D9 P
AUV形式：见图5.2-1，7种。几个推进剂几个方向舵的问题。其中第5种流体阻力小，常用于商业的AUV。
. [8 s! {' k7 k: D' D8 N- m: `' @) i5.3AUV的物理性质 1、坐标系 2、浮力、稳定性 3、压力，33页第1行，106 Pa后面是否应该是10atm？每10m增加1个大气压。竞赛不要求深于5m。 4、阻力，和海水密度、AUV动作速度、面积及阻力系数有关。对于复杂形状的AUV，面积和阻力系数不能通过表查出，需要通过实验或数值分析工具得出。和速度成平方的关系，所以一般AUV一般都是低速。形状平滑可以降低面积和阻力系数当量。 & a, Q! j7 i1 w
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6、功能结构 6.1 机电系统功能建立功能模型的动机 6.2 AUV功能结构的发展 相当于任务的划分。
, P6 u% }+ O7 g: _6 |% W6 G; ^. O7、概念设计 对比Mako-AUV和USAL-潜艇。后者体积小，低能耗。通过比较，改变原设计，综合Mako-AUV的优点，在USAL中间加一部件，支持升沉运动，并可安装一些附加传感器等，但没有改变原有船体。5种演变模式，经过评估，第3种得分最高。 7.3 执行机构 控制方向舵用伺服电机：标准5V伺服电机，需要减速箱，方向舵正负30°工作。 船尾螺旋桨用电动机：12V，电动机通过功放板来驱动，有两路信号，一路速度，一路方向。 升沉螺旋桨用电动机：这里提到大电流情况下考虑散热问题。 7.4 传感器 声纳 GPS 压力传感器 激光测距 浆轮传感器 热线式和热膜流速（风速）传感器 陀螺仪 倾角器 皮托管 机电海流计 声学多普勒传感器 加速度计，IMU惯性测量装置
8 O$ |8 e2 k5 G: U; m* C& _) t0 o用来测压力（得深度）、位置、速度 7.4.2.1 压力传感器：测量深度 7.4.2.2 红外距离传感器：位置传感器装置（PSD），关于测量范围的讨论，盲区怎么处理，怎么得到大范围的PSD.范围大的一般是模拟量的，需要数模转换装置。 7.4.2.3 数字式罗盘：角度的输入输出 7.4.2.4 速度传感器：由于干扰，测量速度没有什么好的办法。浆轮+鼠标的方案能实现，则速度传感器没有必要了。 7.4.2.5 加速计：和速度传感器的信号来共同计算AUV的速度和位置。 7.5 更多的电气件 7.5.1照相机 7.5.2 电池：驱动控制器和执行器，便宜的铅酸电池 7.5.3 蓝牙通讯：更新程序、发送传感器数据、远程控制。30CM以内 7.5.4 红外传感器：通过它可以通过标准电视遥控来控制AUV控制器
# Z3 G9 M) P/ Z6 T& V8 ^+ {$ f4 P8 特定领域设计 8.1 机械设计 8.1.1 概括：体现设计：清楚、简单、安全和其他 8.1.2 AUV的机械设计：在确定了传感器、执行器、电池、控制器等后，开始机械设计。 要求： 整重接近浮力 质心居中，在电机的中轴线 质心尽可能低 体积中心在电机中轴线 升沉运动时的摩擦力合力应该在中间 8.2 电子设计 8．2.1 概括： 8.2．2 AUV的电子设计 
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; H0 z2 y3 s6 L4 w4 @. ?- R" n围绕着核心Eyebot控制器。 8.3 软件设计 8.3.1 概括：机电基础做的越稳定，软件可以做的越简单 8.3.2 AUV的软件：对每个真实组件建立软件类，每个类里做些算法。类构成了实现C++面向对象程序设计的基础。 9 总结 设计方法在跨学科的使用？ 接下来的工作。 - ^* c6 ?8 i3 g7 K V+ `$ U( x
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