[发明专利]一种深海作业型机器人推进器的误差及参数修正方法

权利要求书

1.一种深海作业型机器人推进器的误差及参数修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，理论分析，确定误差来源，建立全误差模型；水下作业型ROV(水下潜水器)工作在深海时，根据其运动模式，它的运动姿态可以分为四种，分别是：水平姿态、纵倾姿态、横滚姿态、俯仰姿态，其中水平姿态是ROV工作的常规姿态，其他姿态为非水平姿态，常出现在ROV运动方向变换的过程中，同时，水平姿态可以看做其他运动姿态的特例，按照推进器的空间布局，将其分为四个水平推进器以及三个垂直推进器，根据右手螺旋法则依次确定各个推进器的坐标轴方向，在等效几何图形中定义：推进器T₁、T₂坐标系的x轴的正向指向ROV的艏向，推进器T₃、T₄坐标系的x轴的正向指向ROV的尾向，z轴与ROV主体坐标系的z轴同向，对应的y轴符合右手法则，水平姿态误差可以分为安装的角度误差和安装的位置误差；

步骤二，根据步骤一所述的全误差模型，建立水平姿态下的推进器安装角度误差模型；安装角度误差的模型推导是在水平姿态推力建模，得到对应的安装角度，再将求得的数值带入姿态变换矩阵中，并求得推进器在水平坐标系下的推力，再对推力进行建模，当ROV主体在水平姿态时，推进器作用于其上的推力产生的力矩，将结果转换为矩阵表达形式，将推力带入等式即可得到水平姿态下的力矩表达；

步骤三，根据步骤一所述的全误差模型，建立水平姿态下的推进器安装位置误差模型；安装位置误差是指推进器的实际位置由于安装或外界工作环境的长期作用，使其与设计的几何位置存在偏差，进而对推进系统的输出造成影响；

步骤四，根据步骤一所述的全误差模型，建立非水平姿态误差模型；当ROV主体处于非水平姿态时，可用三种姿态描述：横摇、纵倾、艏摇，其中艏摇也是一种水平姿态；

步骤五，进行水池实验；选取有效可用点，对参数进行标定，由于水平前进运动与后退运动的接触有效面积不同，因此在前进方向和后退方向，标定参数不同，对于横向运动，由于ROV设计时为对称结构，故标定参数一致；

步骤六，误差模型修正，完成对推进器的误差及参数修正；根据步骤五所获得的标定参数，与实际设计参数进行对比修正，对于非线性关系，在小范围内我们常采用局部线性化的方式处理，‘以直代曲’来简化处理过程，即通过在具体某点的一阶泰勒展开式表示两者在此附近的关系，同时由于曲线不非原点对称，得到的正负线性关系并不相同。

2.根据权利要求1所述的一种深海作业型机器人推进器的误差及参数修正方法，其特征在于：所述全误差模型包括7台液压驱动导管螺旋桨推进器，其中四台在水平面，三台在垂向面。

3.根据权利要求1或2所述的一种深海作业型机器人推进器的误差及参数修正方法，其特征在于：步骤二中的水平姿态推力建模为：

水平姿态推力建模α_i,β_i,γ_i(i＝1,2,…,7)是推进器T_i在空间中相对ROV主体坐标系的理论安装角度；Δα_i,Δβ_i,Δγ_i为对应推进器在相对应的位置的安装角度误差，采用旋转坐标变换的方式对推力误差进行建模，对推进器T₁,T₂,T₃,T₄建立的坐标系采用X-Y-Z第一类欧拉角变换的方式，

对于推进器T₂对应的安装角度有：

其中，α＝45°，

在ROV主体水平姿态下，推进器T₂在水平坐标系上的推力F₂^o′表示如下：

Ti(i＝1，2，…，7)，且T_i＝[T_ix T_iy T_iz]^T，T_ix、T_iy、T_iz代表推力在ROV主体坐标系各轴上的分力大小。