随着人们对海洋资源的重视和开发逐渐加快,AUV对于海洋环境和资源调查检测越来越受到各国的重视。AUV在水下作业时浮力会受到海水温度、盐度、深度等的影响而发生变化。国内针对AUV上配置的浮力调节系统的研究较少,本文设计了三种模块化高精度浮力调节装置,并对其中最优方案研制成样机,该装置可广泛应用于中小型的无人水下设备,可以有助于该设备更好的形成浮力配比、姿态调节、浮力驱动这样的功能。本技术将达到可靠性好,易于设计,结构尺寸小,易于模块化,控制精度高。诸如此类特点,对于帮助水下机器人减少能耗、降低系统成本,提高水下机器人的水下作业质量、提高安全性以及操纵性等方面,具有重要的研究意义和实用价值。本论文研究的内容主要从以下几个方面展开:1.依据课题情况,对选题背景和依据进行细致研究,尤其在课题国内外发展现状和动态上,根据先导专项指标要求总结了课题中的重点和难点及拟定技术路线。2.设计分析了一套油囊式浮力调节装置。通过测量耐压油箱内气体体积变化来计算的浮力调节的大小,计算气体体积变化对温度和压力的灵敏度;对关键部件设计、选型、校核,完成了整体的结构设计,AMESim仿真、验证油囊式浮力调节方案可行性。3.设计分析了一套高精度油囊式浮力调节装置,在供油囊外侧安装高精度直线位移传感器,利用直线位移传感器来间接测量吸排海水量,进而间接计算浮力大小的改变量;对关键部件设计、选型、校核,并完成了整体的结构设计,利用AMESim对液压系统进行仿真,验证油囊式浮力调节方案的可行性。4.结合排水、排油两种调节方式的优缺点,在充分发挥不同调节方式的优点的基础上,设计了一套活塞缸式浮力调节装置,它利用液压系统驱动液压缸吸排海水改变浮力从而实现浮力调节的目的,浮力调节的大小是通过直线位移传感器测量油液的改变量间接计算得到的;通过AMESim对该系统仿真,针对液压系统重要部位进行校核;完成控制硬件以及软件设计的工作,加工了原理样机并进行样机加载实验。通过分析结果可知,以上设计的浮力调节装置的工作性、系统密封性良好,系统的效率高,整体功耗低,体积小,精度高。5.在体积调节量、总质量、流量、精度、反应速度等主要指标上,对已经设计完成的普通油囊式、高精度油囊式、高精度活塞缸式三种浮力调节系统进行比较分析。依据先导项目AUV浮力调节技术要求,最终确定以活塞缸式浮力调节技术为原理样机。该活塞缸式浮力调节装置样机的研制成功为后续浮力调节技术奠定了基础。