Σχεδιασμός Και Υλοποίηση Σερβομηχανισμού Ρυμούλκησης Υποβρυχίων Ρομποτικών Συστημάτων

Abstract

Ο υπολογισμός υδροδυναμικών δυνάμεων, ασκούμενων σε υποβρύχια ρομπότ συνδράμουν σημαντικά στο μηχανολογικό σχεδιασμό καθώς και στην ανάπτυξη ελεγκτών πραγματικού χρόνου για τέτοιου είδους συστήματα. Η έρευνα στο πεδίο αυτό ενισχύεται εάν υπάρχει πρόσβαση σε πειραματική διάταξη η οποία μπορεί να παρέχει άμεσες μετρήσεις υδροδυναμικών δυνάμεων όπως η ιξώδης τριβή. Αυτή η διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός πρότυπου σερβομηχανισμού ρημούλκησης ο οποίος λειτουργεί ως πειραματική πλατφόρμα για την υποστήριξη έρευνας σε μικρού μεγέθους βιομιμητικών ρομποτικών ιχθύων. Ο σχεδιασμός της εν λόγω διάταξης βασίζεται σε συστήματα ρυμούλκησης τα οποία χρησημοποιούνται στον τομέα ναυπηγικής μηχανικής και έχουν δοκιμασμένη αξιοπιστία και χρησιμότητα. Τέτοιου είδους συστήματα χρησημοποιούνται για τον έλεγχο κίνησης δοκιμαστικού σκάφους το οποίο προσδένεται στον μηχανισμό καθώς μετρούνται οι ασκούμενες δυνάμεις είτε απο αισθητήρα δύναμης είτε από αδρανιακό αισθητήρα. Η πρωτοτυπία της διάταξής οφείλεται σε τρείς παράγοντες. Πρώτον, το σύστημα είναι ασύγκριτα απλούστερο των προαναφερθέντων και με σημαντικά μειωμένο κόστος και βάρος. Δεύτερον, είναι σχεδισμένο να λειτουργεί χρησημοποιώντας ανοιχτού-σχεδιασμού ηλεκτρονικά, καθώς και χαμηλού κόστους ενσωματωμένο υπολογιστικό σύστημα και ανοιχτό λογισμικό ανεπτυγμένο στο Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου. Τέλος, το σύστημα ελέγχεται σε ασκούμενες δυνάμεις με χρήση ενισχυτών για τους κινητήρες οι οποίοι παρέχουν άμεσο έλεγχο ρεύματος τυμπάνου, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται μέτρηση των υδροδυναμικών δυνάμεων και χωρίς την χρήση εξωτερικού αισθητήρα. Ως μέρος των δραστηριοτήτων έρευνας για την υλοποίηση του σερβομηχανισμού, αναπτύχθηκε και επιβεβαιώθηκε πειραματικά μια πρότυπη μεθοδος για την μέτρηση δυνάμεων χωρίς τη χρήση αισθητήρα.