[发明专利]一种水下机器人外形结构优化方法

说明书

本发明公开一种水下机器人外形结构优化方法，包括以下步骤：外形设计、整合建模、浮心位置确定、浮力差计算和总压力计算；本发明先根据水下机器人的清理对象和清理任务对水下机器人的外形结构和工作部件进行辐射环境下针对性的设计，再对水下机器人的外形结构和工作部件进行整合建模，接着通过仿真模型的出水下机器人在水下工作时的性能要求，包括浮心位置的确定、重量的确定以及外形结构的材料与规格选择，从而使设计出的水下机器人外形结构性能较强，可以满足实际水下工作要求，且内嵌式的结构设计和布置，保证了水下机器人的各个不见能够得到较好装配与衔接，保证了水下机器人的稳定性。

技术领域

本发明涉及机器人外形设计技术领域，尤其涉及一种水下机器人外形结构优化方法。

背景技术

核能作为一种清洁且经济的能源，在军事、医疗、工业等领域的应用越来越广泛，核反应堆在使用和发展的同时，必然会进入维修、换料或退役阶段，在处理这些阶段时存在着放射性沾染的风险，目前我国有大量的实验科研堆、军用堆、发电堆等反应堆需进行维修、换料或退役处理，在核反应堆进行维修、换料和退役的技术中，关键在于清除压力容器等相关设施设备和材料表面的放射性沾染，以保证外界环境与人员的安全，传统的压力容器放射性污染物清理工作大都为人工使用超声波清洗，但效率较低，效果较差，安全性也得不到保证；

而随着科技的发展，利用水下机器人代替工人的方式以实现放射性物质清理作业逐渐被应用，目前在水下机器人的设计过程中，还没有对其外形结构进行有效优化的方法，水下机器人设计完成后制造出的成品在性能方面有所不足，不能满足实际水下工作的使用需求，因此，本发明提出一种水下机器人外形结构优化方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种水下机器人外形结构优化方法，该方法先根据水下机器人的清理对象和清理任务对水下机器人的外形结构和工作部件进行辐射环境下针对性的设计，再对水下机器人的外形结构和工作部件进行整合建模，接着通过仿真模型的出水下机器人在水下工作时的性能要求，包括浮心位置的确定、重量的确定以及外形结构的材料与规格选择，从而使设计出的水下机器人外形结构可以满足水下工作要求。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种水下机器人外形结构优化方法，包括以下步骤：

步骤一：外形设计

先确定水下机器人的清理对象和清理任务，再根据水下机器人的清理对象和清理任务对水下机器人的外形结构和工作部件进行辐射环境下针对性的设计；

步骤二：整合建模

通过建模软件对水下机器人的外形结构和工作部件进行整合建模，并调整各组件的分布位置，使水下机器人的整体重力和所受浮力处于同一铅垂线上；

步骤三：浮心位置确定

先由水下机器人的工程图获得设计水线长，再计算水下机器人设计水线以下的排水容积，接着通过查阅浮心函数曲线图得出水下机器人吃水的函数曲线的具体数值，最后通过浮心坐标公式计算水下机器人的浮心位置；

步骤四：浮力差计算

先利用建模软件估算水下机器人的总质量，再计算水下机器人整体所受重力值，接着计算水下机器人所受浮力值，随后根据重力值和浮力值计算水下机器人所受浮力差值，然后根据浮力差值调节水下机器人上配重块的重量和体积，实现水下机器人在水中的受力平衡状态；

步骤五：总压力计算

将建模软件中建立的水下机器人外形模型导入至模拟分析工具，根据水下机器人在压力容器内部工作时的最大水深以及液体压强公式，计算水下机器人受到的最大水压为：

P_水＝ρ_水×g×h_max