深海采礦裝置多維運動補償器的結構設計.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展，陸地資源逐漸枯竭。海洋含有豐富的自然資源，于是世界各國將經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略眼光聚集到海洋上。開發(fā)海洋是人類開辟新發(fā)展空間和生存資源的必經(jīng)之路。 開采海洋中重要礦產(chǎn)資源的浮動型鉆井裝置和采油平臺及錳結核的采礦船等采礦作業(yè)平臺都屬于浮式海上結構物，受海洋的浪、潮、流、風等的影響，作業(yè)平臺將產(chǎn)生縱移、橫移、升沉、橫搖、縱搖、平搖六個自由度的運動。采礦作業(yè)平臺的運動，必然會影響到采礦作業(yè)平臺支持的深海采礦裝置的工作，影響到采

2、礦作業(yè)的正常進行。因此，有必要采用相應的裝置來消除作業(yè)平臺的橫移等六個自由度的運動對深海采礦裝置的影響，保證深海作業(yè)的正常運行。 于是，本文作者及其課題組成員提出了一種能夠同時對深海采礦裝置的橫移、縱移、升沉、橫搖、縱搖和平搖進行補償?shù)难b置--多維運動補償器。 本研究得到廣東省自然科學基金項目“深海采礦裝置多維運動補償器的關鍵技術研究”的資助，為其一子課題。本子課題的主要研究內容為：根據(jù)已有的關于并聯(lián)機器人方面的理論知識

3、，按照補償器的要求，理論上設計出補償器的結構參數(shù)。為以后的模擬平臺的搭建、控制、工作空間的分析、補償性能的研究等基礎。 本文作者根據(jù)多維運動補償器的結構特點，采用Solidworks與matlab軟件進行建模、仿真分析。在分析的過程中，主要是先把公式編寫成M函數(shù)，再利用matlab和simulink聯(lián)合仿真。在對多維運動補償器進行動力學分析時，提出了運用Solidworks計算出各個部件的質量特性，然后運用matlab和simu

4、link進行聯(lián)合仿真的方法，這方法提高了仿真的精確性。 本文作者先對多維運動補償器進行運動學分析，求取一組比較合適的結構尺寸；再采用近似的公式對其進行力學分析，得出各個驅動油缸受力的大小，然后確定出各個液壓缸的結構尺寸；最后對已經(jīng)確定的補償器進行工作空間和動力學的分析，證明所設計出的補償器結構尺寸滿足要求。 本文所設計出的多維運動補償器，是把Stewart平臺應用于深海采礦中應用研究。本文通過仿真，理論上設計出了多維運動