[發明專利]一種水下機器人運行阻力測試系統

在審

• 申請號: 201710831621.8
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107817086A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 劉順桂;王亞彪;李勛;何震;黃榮輝;李智剛
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司;中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙)44238
• 代理人: 潘中毅,熊賢卿

技術領域

本發明涉及水下機器人技術領域，尤其涉及一種水下機器人運行阻力測試系統。

背景技術

在我國建設海洋強國和大力發展智能機器人的背景下，國內水下機器人產業得到了迅速發展，目前針對不同任務需求和應用背景的水下機器人產品已初步形成譜系化和系列化，這就促使對于水下機器人的設計與研究更加精細，包括在機器人設計階段就要充分了解其作業狀態的各種性能參數。

水下機器人運行時的流體阻力(也即是運行阻力)是機器人設計和作業時的重要參數。不準確的流體阻力計算將直接影響機器人外形設計和動力系統設計及功率選型，導致機器人實際阻力過大而推力不足或功率過大造成能量浪費，不利于水下機器人的精細化設計和性能優化。在以往的水下機器人設計中，對于機器人流體阻力的確定大多采用理論估算的方法或流體動力學仿真計算方法，而對于外形結構復雜的水下機器人，阻力估算難度較大且存在較大誤差，仿真分析結果受機器人模型精度和邊界條件定義變化敏感，可靠性有待驗證。相對比下，模擬實際工況下的試驗分析數據更有利于指導水下機器人結構設計分析。因此尋求一種簡單可靠的水下機器人流體阻力試驗方法具有重要的意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種水下機器人運行阻力測試系統，可以可靠地測量水下機器人在運行時所受的運行阻力，即流體阻力。

本發明提供的一種水下機器人運行阻力測試系統，包括有：運動控制模塊、拉力采集模塊、控制臺；

所述運動控制模塊，通過所述拉力采集模塊與水下機器人連接，用于控制所述水下機器人在豎直方向做勻速運動；

所述拉力采集模塊，與所述控制臺通訊連接，用于檢測所述水下機器人所受的拉力，并將檢測到的拉力值發送至所述控制臺；

所述控制臺，用于輸送控制指令至所述運動控制模塊，以控制所述運動控制模塊帶動所述水下機器人按照預設的速率做勻速運動，還根據所述拉力值計算所述水下機器人的運行阻力值。

優選地，所述拉力采集模塊包括有：拉力傳感器、拉力數據接收處理模塊、無線信號收發模塊；

所述拉力傳感器，其兩端分別與所述水下機器人和所述運動控制模塊連接，還與所述拉力數據接收處理模塊通訊連接，用于檢測所述水下機器人所受的拉力，并將所述拉力值發送至所述拉力數據接收處理模塊；

所述拉力數據接收處理模塊，與所述無線信號收發模塊通訊連接，用于將所述拉力值轉發至所述無線信號收發模塊；

所述無線信號收發模塊，與所述控制臺通訊連接，用于將所述拉力值以無線信號形式發送至所述控制臺。

優選地，所述運動控制模塊包括有：電動絞車、滑輪、支架、系纜；

所述滑輪固定在所述支架上，所述支架和所述電動絞車固定在地面上，所述系纜的一端與所述電動絞車連接，另一端繞過所述滑輪且通過所述拉力傳感器與所述水下機器人連接。

優選地，所述拉力傳感器為應變式水密拉力傳感器。

優選地，所述拉力傳感器與所述拉力數據接收處理模塊之間通過水密電纜通訊連接。

優選地，還包括轉速測量傳感器；

所述轉速測量傳感器，與所述控制臺通訊連接，用于測量所述電動絞車的轉動速率，并將所述電動絞車的轉動速率值輸送至所述控制臺。

優選地，所述控制臺包括有：電機轉速控制模塊、數據采集處理模塊、顯示器；

所述電機轉速控制模塊，與所述電動絞車通訊連接，用于輸送所述控制指令至所述電動絞車，控制所述電動絞車按照預設的轉動速率轉動，以帶動所述水下機器人按照預設的速率勻速上升；

所述數據采集處理模塊，與所述轉速測量傳感器、所述無線信號收發模塊和所述顯示器通訊連接，用于接收所述轉動速率值和所述拉力值，并根據預設的算法將所述轉動速率值轉化為所述水下機器人的運行速率值，且根據所述拉力值計算所述水下機器人的所述運行阻力值，還將所述運行速率值和所述運行阻力值輸送至所述顯示器進行顯示。

優選地，所述電動絞車包括有：電動機和絞車輪；

所述電動機，與所述絞車輪連接，用于接收所述控制指令，帶動所述絞車輪按照預設的轉動速率轉動，以帶動所述水下機器人按照預設的速率勻速上升；

其中，所述運動速率值為V，預設的轉動速率為n，所述絞車輪的輪徑為d，則V＝πdn/60。

優選地，所述拉力值包括有：所述水下機器人在靜止時對應的第一拉力值，以及所述水下機器人在勻速運動時對應的第二拉力值，所述運行阻力值為所述第二拉力值與所述第一拉力值的差值。