基于ADAMS仿真的自主水下机器人入坞碰撞分析与导向结构优化研究

摘要

结合自主水下机器人(AUV)于千岛湖水下对接试验,对自主研制的水下对接装置导向性能进行研究.在分析AUV水下受力状况和接触碰撞参数基础上,建立AUV入坞碰撞过程的ADAMS物理仿真模型,通过比较试验结果和仿真结果中AUV姿态和前向速度的变化,验证仿真模型的有效性.从AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面分别探讨凸形罩、锥形罩和凹形罩3种典型导向结构的导向能力,分析对比仿真结果,对导向罩母线曲率进行改进设计与优化、得到S形罩.多次仿真发现:在AUV入坞姿态相同条件下,S形罩能够调整的AUV入坞偏距最大为100 cm,比凸形罩提高20 cm;S形罩能够调整的AUV入坞偏角最大为22°,比凸形罩降低1°;但S形罩产生的碰撞力和AUV入坞时间都有所下降,调整AUV运动趋势效果明显改善.在水池对凸形罩和S形罩分别进行AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面试验,结果表明S形罩的导向性能有明显改善.