水下自主機器人的總結(jié)

水下自主機器人的總結(jié)水下自主機器人的總結(jié)水下自主機器人的總結(jié)AUV的設(shè)計必須考慮水下特殊的環(huán)境。針對這AUV為無纜機器人，只能使用蓄電池，所以能源使用效一、水下作業(yè)環(huán)境主要特點：1、耐壓問題：一些部件需要置于耐壓殼體之外，為保證這些部件不受水的侵蝕和水壓作用，應(yīng)采取壓力補償措施。2,、水下照明問題：一定深度水下要求有足夠的照明。3、水對運動部件的阻力問題：各運動部件會受到水阻力的影響。45、信號傳輸問題：聲音在水中的傳播速度遠低于光速真空，信號傳輸時延較大，難以實時控制。激光通訊是一種有效地技術(shù)手段，特別是藍綠激光在水中吸收最小，但藍綠激光體積過大、效率低、能耗過大。6、密封問題7、能源問題：AUV多用蓄電池，所以應(yīng)注意能源使用效率。二、傳感器的選擇使用：對幾種常用的傳感器的優(yōu)缺點做以分析：<1>慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有如下主要優(yōu)點：(1) 由于它是不依賴于任何外部信息，也不需要向外部輻射能量，因此隱蔽性好，不受外界電磁干擾的影響；(2)可全天候地工作于空中、地球表面乃至水下；(3)能提供位移、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低；(4)數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。其缺點是：(1)(2)每次使用之前需要較長的初始對準時間；(3)設(shè)備的價格比較昂貴；(4)不能給出時間信息；<2>聲納傳感器優(yōu)點：(1)信息處理簡單(2)價格低廉(3)利用聲波作為手段，被廣泛用作移動機器人測距傳感器其缺點：(1)數(shù)據(jù)采集周期長(2)數(shù)據(jù)的誤差較大<3>視覺傳感器優(yōu)點：(1)技術(shù)成熟，可以獲取全面的環(huán)境特征信息(2)在一定范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)準確率高缺點：(1)受到光線的限制，適合的工作環(huán)境有限(2)測量距離有限(3)移動太快會導(dǎo)致圖像模糊，進而引起計算出的數(shù)據(jù)失準三、導(dǎo)航和定位：移動機器人常見的導(dǎo)航方式有磁導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、味GPS導(dǎo)航、陀螺導(dǎo)航、羅盤導(dǎo)航、光電編碼器導(dǎo)GPS，多普勒及聲納導(dǎo)航需要向外界發(fā)送信號的缺點，可以選擇捷聯(lián)慣導(dǎo)。捷聯(lián)慣導(dǎo)組成：三軸加速度計、三軸陀螺組成，可分別測量線加速度、角速率；,輸出的數(shù)據(jù)在精度上,需要選用其他誤差不隨時間累計的傳感器來對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)作實時修正。綜上所述，確定了水下自主導(dǎo)航系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖，見下圖四、路徑規(guī)劃：路徑規(guī)劃包括兩個子問題：環(huán)境建模和路徑搜索。路徑規(guī)劃可以分為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃的方法主要有：人工勢場法(ArtificialPotentialFieldApproaches)、模糊邏輯算法(FuzzyLogicAlgorithms)、遺傳算法(GeneticAlgorithms)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法(NeuralNetworkAlgorithms)等。五、常用的環(huán)境地圖描述方法大致可以分為以下幾類：(grid-basedmap(geometricfeaturemap)、(topologicalmap)以及混合地圖(hybridtopological-metricmap)。特征地圖容易表示可選為算法的導(dǎo)航地圖。鉆孔灌筑樁水下混凝土施工質(zhì)量控制一、概述在干地拌制而在水下澆筑和硬化的混凝土，簡稱水下混凝土。用這種方法施工，可以省去因造成干地施工所必須進行的一系列工作，如基坑排水、基礎(chǔ)防滲和施工圍堰等。在某些情況下，水下混凝土還是唯一的施工方法。大家知道：若直接將混凝土拌合物倒入水中，當其穿過水層時，骨料便和水分離，且很快沉到水底，失去膠凝作用。因此，水下混凝土應(yīng)該在與環(huán)境水隔離的條件下澆筑的，常用的是連接好的、密封不滲水的鋼制導(dǎo)管。澆筑混凝土時就是以足夠的首批混凝土澆筑量，迅速將孔底的水或泥漿排開并一次將導(dǎo)管出料口包裹在混凝土一定的深度之中，使后續(xù)澆筑的混凝土始終與孔內(nèi)水或泥漿隔離開來，而后持續(xù)不間斷地將高流態(tài)混凝土從進料口通過導(dǎo)管輸入樁孔。在輸入混凝土過程中，隨著孔內(nèi)混凝土不斷增加，不間斷地提升導(dǎo)管，但必須使出料口埋設(shè)在已澆筑的混凝土中一定深度。后續(xù)輸入的混凝土是通過出料口與入料口之間密封導(dǎo)管中的高差形成的壓力，使混凝土沖擠入已澆筑的混凝土之中的。首批灌入的混凝土中的一部份作為隔離層而被頂在最上面，并始終被不間斷灌入的后續(xù)混凝土遂步?jīng)_向樁口處移動。已澆筑的水下混凝土不得攪動，使它在水下逐漸凝固和硬化。二、水下澆筑混凝土樁分類與澆筑關(guān)系(一)樁類形狀一類樁：整樁直徑均二類樁：有縮徑現(xiàn)象，一類樁：整樁直徑均二類樁：有縮徑現(xiàn)象，但不嚴重。三類樁：嚴重縮徑或斷樁。(二)灌筑時混凝土拌合物在管內(nèi)翻漿情況三、灌樁要求(一)導(dǎo)管要求：連接牢固，密封不透水。(二)樁孔要求：樁內(nèi)泥漿稠度：在保證樁孔壁穩(wěn)定的情況下，清孔留的泥漿密度盡量小，最稠不得大于1.2(1.1～1.2之間)100㎜。(三)混凝土拌合物要求：1. 2100㎏/m3(2300～2400㎏/m3)。18～22cm1h15cm，保證后續(xù)灌入的混凝土能夠順利翻漿。1/45%。2小時。四、水下混凝土質(zhì)量要求1．具有較好的施工和易性流動性：水下灌筑混凝土施工不能用振搗器振搗，而是靠自身荷載或外界壓力產(chǎn)生流動進行攤平和密實。在凝結(jié)硬化前，若流動性稍差，就會在混凝土中形成蜂窩和孔洞。此外，混凝土通過導(dǎo)管輸送和澆注，要求混凝土必須有較大的流動性和一定的保塑能力。一般要求混凝土20cm1h為宜。粘聚性和保水性：水下灌筑混凝土必須具有較好的粘聚性和保水性，以防止混凝土在輸送過程和澆筑時產(chǎn)生離析和泌水現(xiàn)象，混凝土拌合物泌水率應(yīng)控制在1.2～1.8%之間。2.具有一定的濕堆積密度及適度的初凝時間具有一定的濕堆積密度，可以保障施工順利進行，要求混凝土拌合物的濕堆積密度大于2100kg/m3。由于單根樁混凝土必須一次性澆筑完成，為保持樁身混凝土整體質(zhì)量，要求混凝土的初凝時間應(yīng)大于整根樁實際灌筑需要的時間，最少不得少于2h。五、水下混凝土施工質(zhì)量控制1．混凝土攪拌質(zhì)量控制混凝土的攪拌質(zhì)量直接影響成樁的質(zhì)量和施工進度。當混凝土出現(xiàn)不均勻、離析、泌水等質(zhì)量問題易發(fā)生堵管，影響正常施工。因此，施工時必須保證混凝土的攪拌質(zhì)量。要求備配有自動計量的攪拌設(shè)備，同時對混凝土攪拌質(zhì)量從以下幾方面進行控制：1)混凝土開盤前先測定砂、石天然含水率，正確換算施工配合比。各種原材料由專人負責添加，尤其是外加劑每盤混凝土按量加入，確保其準確性，避免多加或少加造成混凝土工作性失控。120～150秒為宜。18cm。驗員負責按試驗規(guī)定進行操作。2．混凝土澆筑質(zhì)量控制V可按下式計算：3V=π?R2?h+

γa?π?r2?Hγe式中：R——鉆孔實際半徑(m)；h——鉆孔初次灌注需要的混凝土面至孔底的高度m(即導(dǎo)管初次埋深+0.6m)；H——自孔口至孔內(nèi)已灌混凝土面的孔內(nèi)泥漿水深度，即孔深減去已灌混凝土高度(m)；γ 、γ ——分別為泥漿水密度和混凝土拌合物的濕堆積密度(t/m3)；a er——導(dǎo)管半徑(m)。0.2m3要將隔水塞逐漸下移，使砂漿全部進入導(dǎo)管，儲足了首批混凝土灌筑量后再剪繩讓混凝土灌入孔底(管前，應(yīng)先探測管內(nèi)外混凝土面高度，并做好記錄，導(dǎo)管底端埋置在混凝土深度一般應(yīng)不小于2m6m左右。0.8m。施工，應(yīng)配備足夠功率的發(fā)電機。加強工作人員責任心，人員應(yīng)持證上崗，加強各項工序間的銜接，聽從現(xiàn)場調(diào)度指揮。六、水下混凝土配合比試驗1.原材料的選用1)水泥及外摻料。宜選用細度大，泌水性小和收縮率較小的水泥。為了延長混凝土的凝結(jié)時間和增加其粘聚度，應(yīng)摻加高效緩凝減水劑和Ⅱ級以上磨細粉煤灰。42)2.5～3.03%JGJ52—1992標準。3)5～31.5mmJGJ53—1992標準。2理論配合比設(shè)計水下混凝土要求具有比普通混凝土更大的流動性、粘聚性和保水性，坍落度控制在18～22cm。f =(f +)×1.15cu,0 cu,k式中： f -----混凝土試配強度（MPa）cu,0f -----混凝土立方體抗壓強度標準值cu,kδ-----混凝土強度標準差水膠比

W/C =

f

.γce,g c0 cu,0

+f

.γce,g cf或 = ce fcu,0

+A.B.fce式中： W/C -----計算得的基準水灰比0AB-----分別為系數(shù)。A0.46，B0.07f ----(Mpa)ce,gγ ------水泥強度等級值的富余系數(shù)，按實際統(tǒng)計資料確定cf -----28d(Mpa)cef =γ .fce c ce,g單位用水量5(1)混凝土單位用水量m骨骨料最大粒徑（mm）W =nH?9020×5H-----混凝土坍落度（mm）

可按下表式計算：骨料采用碎石、中砂162031.5立方米混凝土用水量（kg）230+Wn215+Wn205+Wn(2)摻減水劑混凝土單位用水量m =mwa

??β)單位膠凝材料用量：=m=C 0 W/C0

(kg)mc

=C ??F0 a

) (kg)mF

=C?F?K0 a a

(kg)式中： C-------計算的基準水泥用量(kg)0F-------（%）aK -------am -------立方米混凝土中水泥用量(kg)Cm -------立方米混凝土中粉煤灰用量(kg)F初步砂率S ：P0根據(jù)砂的粗細不同，通常為40%～45%。膠漿量：即水泥與摻合料加水和含氣量的體積。mFV = c+F

m +m +aJ ρ ρ wc F式中符號意義同上。6初算骨料用量(S+G)=?VJS=(S+G)?SP

)?[ρS

S +ρP G

??S )]PG=(S+G)??S )P0求出摻粉煤灰后，水泥和粉煤灰總量超出計算基準膠材量C的體積V0FmV = mF ρC

+ mρmF

? 0CρCC式中： ρ、ρc

------分別為水泥和粉煤灰的密度。計算摻粉煤灰后膠材體積超出基準膠材體積時的應(yīng)