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基于悬挂摆的球形水下机器人捕能方法与装置研究

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【作者】 李艳生杨美美魏博张毅刘志民

【Author】 Li Yansheng;Yang Meimei;Wei Bo;Zhang Yi;Liu Zhimin;School of Advanced Manufacturing Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications;School of Automation, Beijing University of Posts and Telecommunications;

【通讯作者】 李艳生;

【机构】 重庆邮电大学先进制造工程学院北京邮电大学自动化学院

【摘要】 为了满足球形水下机器人执行观测任务的节能需求,提出一种通过捕获环境能量给传感器供电的方法,结合机器人结构特点和海洋波浪环境制定出由悬挂摆和发电机组成的捕能装置方案,先将外部环境扰动能量捕获为悬挂摆的机械能,再通过发电机将机械能转换为可使用电能,在不影响机器人运动的前提下给出悬挂摆的复用驱动机构;应用莫森方法对水中波浪力进行数学描述,同时基于电压平衡方程等效出电磁阻尼力,作为载荷条件添加到Adams软件搭建的虚拟样机中,仿真分析捕能装置的电能输出特性,增大波浪参数可使发电功率达到1 W左右。搭建的实验平台对基于悬挂摆的捕能装置进行实验测试,结果表明所提出的能量捕获方法和捕能装置是有效的,在此基础上设计悬挂摆驱动与捕能发电处理的复用电路,输出5 V的电能可以供机器人小型传感器使用。该种捕能装置也可扩展应用在其他机器人上,增强扰动环境中的生存能力。

【基金】 国家自然科学基金青年基金(61803058,61703067);重庆市自然科学基金(cstc2018jcyjAX0385)项目资助
【所属期刊栏目】 人机融合与人工智能 (2020年03期)
  • 【DOI】10.19650/j.cnki.cjsi.J2006082
  • 【分类号】TP242
  • 【下载频次】14
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