基于科恩達(dá)效應(yīng)的移動攝像頭視野清潔研究.pdf

1、灰塵在光學(xué)器件上粘附所帶來的危害是很嚴(yán)重的。由于灰塵所帶的電性和比表面積都比較大，使得灰塵的粘附力極強(qiáng)，非常容易吸附到探測機(jī)器人的視覺鏡頭上，灰塵很難自動掉落，造成執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人的視覺不能清楚的監(jiān)測環(huán)境。因此，對于自動進(jìn)行機(jī)器人攝像頭裝置進(jìn)行清潔便成為急需解決的問題，本文針對輪式機(jī)器人的視覺系統(tǒng)除塵進(jìn)行以下研究：
　　首先，根據(jù)輪式機(jī)器人的視覺系統(tǒng)的攝像頭形狀和安裝空間的要求，初步設(shè)計一種利用空氣進(jìn)行除塵的初步方案。此方案基于科

2、恩達(dá)效應(yīng)，在一端輸入高速空氣流后，會在另一端由于科恩達(dá)效應(yīng)將大量空氣壓入腔體。這樣可以大大的節(jié)省流量。
　　其次，利用前處理軟件Gambit進(jìn)行流體模型的建立和網(wǎng)格劃分，利用Fluent進(jìn)行邊界條件設(shè)置并進(jìn)行數(shù)值分析，我們將流域分成腔室流場和附壁流場兩部分，分別進(jìn)行研究。在腔室流場的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，分別對進(jìn)口沿對稱軸線偏移和進(jìn)口沿軸向偏移進(jìn)行研究，分析出口狹縫監(jiān)測點的流速分布均勻情況，提出利用線性度的指標(biāo)來描述流速均勻程度。在附壁流場

3、的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對出口的科恩達(dá)面半徑大小進(jìn)行改變，研究其對流量放大倍數(shù)和進(jìn)出口流速大小的影響。對進(jìn)口不同流速進(jìn)行分析，研究其對流量放大倍數(shù)和進(jìn)出口流速大小的影響。最后對進(jìn)口科恩達(dá)半徑大小進(jìn)行研究。
　　第三，利用優(yōu)化軟件Isight對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，利用Isight軟件，把Gambit和Fluent集成起來。腔室流場和附壁流場中的結(jié)構(gòu)尺寸作為設(shè)計變量，將出口狹縫的監(jiān)測點的流速的線性度和平均流速做為腔室流場的目標(biāo)函數(shù)，將鏡面平均流速和流

4、量的放大倍數(shù)作為附壁流場的目標(biāo)函數(shù)，分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化，利用 DOE方法分析各變量對于各個目標(biāo)函數(shù)的影響大小也就是貢獻(xiàn)率。最后選用MIGA算法對各個尺寸的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
　　最后，在上述理論基礎(chǔ)上制作清潔罩的樣機(jī)，首先簡單介紹實驗裝置和實驗布置，然后對清潔罩樣機(jī)進(jìn)行性能實驗分析其性能，主要包括流量放大性能實驗和流動軌跡實驗。最后對輪式機(jī)器人視覺系統(tǒng)的攝像頭裝置進(jìn)行除塵實驗驗證，利用VB編寫的上位機(jī)作成視覺反饋系統(tǒng)，實驗分別對