[发明专利]一种水下机器人及其稳定性分析及结构优化的应用方法

权利要求书

1.一种水下作业机器人，其特征在于，包括载体装置、摄像及照明装置、控制与导航装置、驱动装置部分，主体采用鱼雷式结构，控制与导航装置放置在其内部，使得水下机器人能够执行计划指标；在主体结构两端和尾翼搭载驱动装置，所述摄像及照明装置固定在水下机器人前端。

2.如权利要求书1所述的机器人，其特征在于，载体装置包括耐压舱、耐压前罩；耐压舱采用亚克力材料和ABS工程塑料；耐压前罩由玻璃钢制成，便于摄像装置获取图像信息；耐压前罩、前端耐压舱依次布置。

3.如权利要求书1所述的机器人，其特征在于，控制与导航装置置于耐压舱内部，采用STM32F407作为主控，配合MS5837深度传感器，MPU6050和AK8975姿态传感器。

4.如权利要求书1所述的机器人，其特征在于，驱动装置包括置于载体两侧水平推进螺旋桨和尾翼处的垂直螺旋桨；螺旋桨推进器根据实际需要进行旋转180°。

5.如权利要求书1所述的机器人，其特征在于，摄像及照明装置包括摄像机、照相机、灯、红外传感器、激光传感器和磁力传感器，位于主体前端的耐压前罩中。

6.如权利要求书1所述的机器人稳定性分析及结构优化的应用方法，其特征在于，所述机器人通过光纤、无线数传天线与主控端的控制单元通过主控数传设备相互配合协调，实现两种作业模式，一种是航行模式，另一种是悬停作业模式；处于航行模式的水下机器人快速灵活直航运动，悬停作业模式极大增加水下机器人的悬停稳定性以提高作业的精准和准确；

为实现上述的获得系统参数与系统悬停运动稳定性之间的量化关系，获取实际需要的PD控制参数的目的，采用如下方案步骤：

(i).构建水下机器人动力学模型，标准形式如下

(ii).将模型方程转化为状态方程形式

(iii).计算雅克比

(iv).计算李雅普诺夫指数

最后获得系统参数与稳定性之间的量化关系。