申明：本帖有關(guān)圖片及有關(guān)AUV的內(nèi)容均來源以下文檔，文中不再說明。Bernhard Gerl ，Diploma Thesis / Diplomarbeit. Technische Universität München

Fakultät für Maschinenwesen TheUniversity of Western Australia School of Electrical, Electronic and ComputerEngineering. Development of an Autonomous Underwater Vehicle in anInterdisciplinary Context.2006

匆匆看完22大俠發(fā)的文檔，由于專業(yè)和外文水平有限，帖子的說法肯定存在諸多不妥，敬請拍磚。

前4章基本都是談機電系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計方法問題。對于俺們的參考價值可以說沒有，也可以說很大，俺周圍的家伙都是不注重文檔、不注重設(shè)計方法的家伙，但用過歐美產(chǎn)品的哥們都有體會，歐美特別注重文檔、注重方法。

從第5章開始討論AUV的設(shè)計。首先是分析AUV的物理性質(zhì)，含工況參數(shù)的分析。然后再依照環(huán)境的需求，來確認關(guān)鍵零部件及整體設(shè)計。同時還得考慮到成本、實施難易程度等。本論文提到的產(chǎn)品，受到成本的很大限制。

對于一個機電系統(tǒng)產(chǎn)品來講，主要分3大塊。即機、電、軟。這和俺現(xiàn)在做的工作其實挺像。

還是那句話：機械是胚子，電子電路是肌肉神經(jīng)、軟件是靈魂。本文主要在原有AUV的基礎(chǔ)上的改造，在USAL潛艇中間加上一部分，以適用于高校競賽。

具體一些細節(jié)，看俺的筆記（附錄：AUV跨學科研究，機電一體化系統(tǒng)設(shè)計之筆記）。哈哈

機電學這詞是日本工程師KoKikuchi1969年發(fā)明的。一個產(chǎn)品集電子學、信息科學、機械學、電力學等一身。

看圖2.1-2：基礎(chǔ)系統(tǒng)還是機械結(jié)構(gòu)，也就是俺說的胚子，這個玩不好，沒招。然后分兩路：傳感器和執(zhí)行器。前者采集系統(tǒng)的狀態(tài)，并由信息處理系統(tǒng)處理成數(shù)字信號，然后再由處理系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成模擬信號來驅(qū)動執(zhí)行器的動作，如此反復的一個動作循環(huán)系統(tǒng)。

關(guān)系/結(jié)構(gòu)復雜

設(shè)計的過程模型(Pahl&Beitz):

Eyebot控制器:

C和匯編直接編程

支持PC上C++編程，串口上傳

控制器BIOS的具體功能能直接簡單的編程

3畢業(yè)生搞的Mako，1.5m，35Kg。2個PVC殼，保護電氣件，控制器，迷你PC等，安裝在鋁架上。4個螺旋槳推進器分別安裝在前后和左右兩側(cè)，聲納傳感器測量離墻面和地面的距離。參加學校競賽，泳池，達到5m。

USAL潛艇：Mako缺點是膨松和重量重，參加各種國際比賽不現(xiàn)實，太昂貴。所以要做第二代更小更輕的AUV。由于銷售不成功，USAL公司已經(jīng)不存在了。改造它來參加自動水下競賽。任務(wù)列表等，由于作者專業(yè)在機械方面，其他控制或通訊軟件等均用現(xiàn)成的或簡化功能。

AUV的應(yīng)用：

AUV形式：見圖5.2-1，7種。幾個推進劑幾個方向舵的問題。其中第5種流體阻力小，常用于商業(yè)的AUV。

5.3AUV的物理性質(zhì)

1、坐標系

2、浮力、穩(wěn)定性

3、壓力，33頁第1行，106 Pa后面是否應(yīng)該是10atm？每10m增加1個大氣壓。競賽不要求深于5m。

4、阻力，和海水密度、AUV動作速度、面積及阻力系數(shù)有關(guān)。對于復雜形狀的AUV，面積和阻力系數(shù)不能通過表查出，需要通過實驗或數(shù)值分析工具得出。和速度成平方的關(guān)系，所以一般AUV一般都是低速。形狀平滑可以降低面積和阻力系數(shù)當量。

6、功能結(jié)構(gòu)

6.1 機電系統(tǒng)功能建立功能模型的動機

6.2 AUV功能結(jié)構(gòu)的發(fā)展

7、概念設(shè)計

對比Mako-AUV和USAL-潛艇。后者體積小，低能耗。通過比較，改變原設(shè)計，綜合Mako-AUV的優(yōu)點，在USAL中間加一部件，支持升沉運動，并可安裝一些附加傳感器等，但沒有改變原有船體。5種演變模式，經(jīng)過評估，第3種得分最高。

7.3 執(zhí)行機構(gòu)

控制方向舵用伺服電機：標準5V伺服電機，需要減速箱，方向舵正負30°工作。

船尾螺旋槳用電動機：12V，電動機通過功放板來驅(qū)動，有兩路信號，一路速度，一路方向。

7.4 傳感器

GPS

加速度計，IMU慣性測量裝置

7.4.2.1 壓力傳感器：測量深度

7.4.2.2 紅外距離傳感器：位置傳感器裝置（PSD），關(guān)于測量范圍的討論，盲區(qū)怎么處理，怎么得到大范圍的PSD.范圍大的一般是模擬量的，需要數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。

7.4.2.3 數(shù)字式羅盤：角度的輸入輸出

7.4.2.4 速度傳感器：由于干擾，測量速度沒有什么好的辦法。漿輪+鼠標的方案能實現(xiàn)，則速度傳感器沒有必要了。

7.4.2.5 加速計：和速度傳感器的信號來共同計算AUV的速度和位置。

7.5 更多的電氣件

7.5.1照相機

7.5.2 電池：驅(qū)動控制器和執(zhí)行器，便宜的鉛酸電池

7.5.3 藍牙通訊：更新程序、發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)、遠程控制。30CM以內(nèi)

7.5.4 紅外傳感器：通過它可以通過標準電視遙控來控制AUV控制器

8 特定領(lǐng)域設(shè)計

8.1 機械設(shè)計

8.1.1 概括：體現(xiàn)設(shè)計：清楚、簡單、安全和其他

8.1.2 AUV的機械設(shè)計：在確定了傳感器、執(zhí)行器、電池、控制器等后，開始機械設(shè)計。

                              

8.2 電子設(shè)計

8．2.1 概括：

8.2．2 AUV的電子設(shè)計

圍繞著核心Eyebot控制器。

8.3 軟件設(shè)計

8.3.1 概括：機電基礎(chǔ)做的越穩(wěn)定，軟件可以做的越簡單

8.3.2 AUV的軟件：對每個真實組件建立軟件類，每個類里做些算法。類構(gòu)成了實現(xiàn)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基礎(chǔ)。

9 總結(jié)